Supravadītāji ir materiāli, kas spēj novest pie elektrība, nepiedāvājot nekāda veida pretestība, tiklīdz tie sasniedz a temperatūra ļoti zema, pazīstama kā kritiskā temperatūra. Izveidojiet arī līnijas magnētiskais lauks nespēj tajā iekļūt, tāpēc magnētiskās levitācijas veicināšanai var izmantot supravadītājus.
Skatīt arī: Diriģenti un izolatori - izprot katra atšķirības un īpašības
Kā darbojas supravadītāji
Supravadītspējas fenomenu var izskaidrot tikai ar kvantu fizika. Šo fenomenu raksturo Meisnera efekts, kas padara magnētiskā lauka līnijas nespēju iekļūt materiālos supravadītājiem, ja šie materiāli tiek atdzesēti līdz zemākai par to temperatūrai kritiskā temperatūra.
Jūs pirmie supravadītāji kas radās, vajadzēja atdzesēt ārkārtīgi zemas temperatūras. Tomēr jaunu materiālu izpēte ļāva tos attīstīt un spēt uzrādīt supravadītspēju augstākā temperatūrā. Nesen, pētījumi parādīja, ka daži materiāli var kļūt supravadoši temperatūra ir ļoti tuvu apkārtējaitomēr, lai tas notiktu, tie ir jāpakļauj spiedienudaudzgarš.
Kāda ir saikne starp supravadītspēju un temperatūru? Lai gan atbilde nav tik vienkārša kā jautājums, mēģināsim to saprast: metāli vispār ir Labidiriģenti elektrība, piemēram, varš, sudrabs un zelts. Šādas spējas ir saistītas ar jūsu pasākums pretestība, kas ir ārkārtīgizems.
Savukārt zemā metālu pretestība ir saistīta ar lielo daudzums elektroni bez maksas, Ar piemaisījumu trūkums (šajā kontekstā piemaisījumi ir citu elementu atomi vadītāja iekšienē) un ar kristāla struktūras secība, tas ir, veids, kā atomi tie ir novietoti viens pret otru.
ja silda, metāli nav tik labi, lai vadītu elektrisko strāvu., pamatojoties uz palielinātdodvibrācija no viņu atomiem - šo atomu svārstības izraisa vairāk sadursmju ar elektroniem elektriskā strāva, apgrūtinot braukšanu. Tomēr, ja atdzesēti, metāli sāk darboties vēl vieglāk nekā istabas temperatūrā, un, ja ekstrapolēsim šo dzesēšanu, mēs sasniegsim punktu, kurā nebūs pretestības elektrība.
Pamatojumu, kas saistīts ar metālu atdzišanu un vadītspējas palielināšanos, pētīja holandiešu fiziķis heikeKamerlinghonnes (1853-1926), atdzesējot mdzīvsudrabs temperatūrā -269 ° C. Tajā laikā Onness saprata, ka pretestībagada mdzīvsudrabs pēkšņikļuvanulle kad tas sasniedza šo temperatūru.
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)
Aptuveni 20 gadus vēlāk vācu fiziķi KārlisMeisnere un RobertsOšenfelds atklāja, ka supravadītāji traucēja magnētiskā lauka līniju pāreju tajos.
Veicot eksperimentus, viņi atklāja, ka tad, kad supravadītājs tiek pakļauts ārējam magnētiskajam laukam, elektriskās strāvas ir veidojas ārpusē, izraisot magnētiskā lauka parādīšanos uz supravadītāja virsmas, kas pretojas magnētiskajam laukam. ārējs. Izmantojot šo fenomenu, ko pašlaik dēvē par Meisnera efektu, ir iespējams panākt, lai vilcieni lidotu, kā tas notiek ar Maglev:
Supravadītāju veidi un to materiāli
Supravadītāji ir materiālu klase, kurā notiek stāvokļa maiņa, kas liek tiem pāriet elektriskie lādiņi bez jebkādas opozīcijas. Kā tādu nav iespējams pateikt, no kā ir izgatavoti supravadītāji, bet gan dažādus materiālus, kas izmantoti to izgatavošanai. Tātad, ir supravadītāji:
izgatavots no tīriem ķīmiskiem elementiemtāpat kā dzīvsudrabs svins tas ir ogleklis;
organiski, piemēram, fullerēni, oglekļa nanocaurules, grafēns;
keramikas;
izgatavots no dažādiem metāla sakausējumi, piemēram, niobija-titāna, germānija-niobija.
Skatīt arī: Elektriskās ķēdes - kā tās darbojas, elementi, elektriskie savienojumi utt.
Supravadītāju tehnoloģiskie pielietojumi
Supravadītāji var būt noderīgi jebkura veida elektriskās ķēdēs, lai to padarītu vēl labāku efektīva, lai gan mums istabas temperatūrā nav vadītāja, pašlaik to izmanto galvenokārt šie ir:
maglev vilcieni - Šāda veida vilcieni peldēšanai izmanto Meisnera efektu, kas atrodas supravadītājos, tāpēc tas attīstās lielā ātrumā un kļūst efektīvāks nekā parastais vilciens.
Kodolmagnētiskās rezonanses ierīces - Šo ierīču iekšpusē ir ruļļi, kas izgatavoti no metāla sakausējumiem, kuri, atdzesēti, kļūst supravadoši, spējot radīt augstas intensitātes magnētiskos laukus.
Elektroenerģijas ražošana - Hidroelektrostacijās, termoelektrostacijās, atomelektrostacijās vai pat vēja elektrostacijās ir jāpārveido mehāniskā enerģija. elektriskajā, tāpēc tiek izmantots ģenerators, kura spoles, kad tās ir pareizi izgatavotas, ir izgatavotas no supravadošiem metāla sakausējumiem saaukstēšanās.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:
HELERBROCK, Rafaels. "Supravadītāji"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Piekļuve 2021. gada 27. jūnijam.
