Supraconductori sunt materiale capabile să conducă la electricitate, fără a oferi niciun fel de rezistenţă, imediat ce ajung la un temperatura foarte scăzută, cunoscută sub numele de temperatura critică. De asemenea, faceți liniile de camp magnetic nu este capabil să-l pătrundă, astfel încât supraconductorii pot fi folosiți pentru a promova levitația magnetică.
Vezi și: Conductori și izolatori - înțelegeți diferențele și caracteristicile fiecăruia
Cum funcționează supraconductorii
Fenomenul de supraconductivitate poate fi explicat doar prin fizică cuantică. Acest fenomen se caracterizează prin Efect Meissner, ceea ce face ca liniile câmpului magnetic să nu poată pătrunde materialele supraconductori, dacă aceste materiale sunt răcite la temperaturi mai mici decât ale acestora temperaturi critice.
Tu primii supraconductori care a apărut trebuia refrigerat temperaturi extrem de scăzute. Cu toate acestea, cercetarea materialelor noi le-a permis să fie dezvoltate și capabile să prezinte supraconductivitate la temperaturi mai ridicate.
Recent, studiile au arătat că unele materiale pot deveni supraconductoare în temperaturi foarte apropiate de mediul ambianttotuși, pentru ca acest lucru să se întâmple, trebuie să li se supună presiunimultînalt.
Care este relația dintre supraconductivitate și temperatură? Deși răspunsul nu este la fel de simplu ca întrebarea, să încercăm să-l înțelegem: metalele în general sunt Bundirijori electricitate, cum ar fi cuprul, argintul și aurul. O astfel de abilitate este legată de dumneavoastră măsură de rezistivitate, ce este extremscăzut.
La rândul său, rezistivitatea scăzută a metalelor este legată de cea mare cantitatea de electroni gratuit, cu absența impurităților (în acest context, impuritățile sunt atomi ai altor elemente din interiorul conductorului) și cu ordinea structurii cristaline, adică modul în care atomi sunt poziționate unul în raport cu celălalt.
dacă încălzite, metalele nu sunt atât de bune la conducerea curentului electric., în virtutea creștedăvibrații a atomilor lor - oscilația acestor atomi provoacă mai multe coliziuni cu electronii din curent electric, îngreunând conducerea. Cu toate acestea, dacă sunt refrigerate, metalele încep să se comporte chiar mai ușor decât la temperatura camerei și, dacă extrapolăm această răcire, vom ajunge la un punct în care nu va exista rezistență la trecerea electricitate.
Raționamentul legat de răcirea metalelor și creșterea conductivității a fost investigat de fizicianul olandez heikeKamerlinghonnes (1853-1926), prin răcirea unui eșantion de mMercur la o temperatură de -269 ° C. La acea vreme, Onnes a realizat că rezistivitatede mmercur brusca devenitnul când a atins temperatura respectivă.
Aproximativ 20 de ani mai târziu, fizicieni germani KarlMeissner și RobertOchsenfeld a constatat că supraconductorii au întrerupt trecerea liniilor câmpului magnetic în interiorul lor.
În experimentele lor, au descoperit că atunci când un supraconductor este expus unui câmp magnetic extern, curenții electrici sunt format la exterior, determinând apariția unui câmp magnetic pe suprafața supraconductorului care se opune câmpului magnetic. extern. Prin acest fenomen, numit în prezent efectul Meissner, este posibil ca trenurile să leviteze, așa cum este cazul maglevului:
Tipuri de supraconductori și materialele acestora
Superconductorii sunt o clasă de materiale care prezintă o schimbare de stare care le determină să se transfere sarcini electrice fără nicio opoziție. Ca atare, nu este posibil să spunem din ce sunt fabricați supraconductorii, ci mai degrabă diferitele materiale utilizate pentru a le face. Deci, există superconductori:
realizate din elemente chimice pure, precum mercurul, conduce este carbon;
organic, cum ar fi fulerenele, nanotuburile de carbon, grafenul;
ceramică;
din diferite aliaje metalice, cum ar fi niobiu-titan, germaniu-niobiu.
Vezi și: Circuite electrice - modul în care funcționează, elemente, conexiuni electrice etc.
Aplicații tehnologice ale supraconductorilor
Superconductorii pot fi utili în orice tip de circuit electric, pentru a-l face mai mare eficient, însă, deși nu avem un conductor la temperatura camerei, în prezent principalele utilizări acestea sunt:
trenuri maglev - Acest tip de tren folosește efectul Meissner prezent în superconductori pentru a pluti, deci dezvoltă viteză mare și devine mai eficient decât trenul convențional.
Dispozitive de rezonanță magnetică nucleară - În interiorul acestor dispozitive există bobine realizate din aliaje metalice care, atunci când sunt răcite, devin supraconductoare, fiind capabile să producă câmpuri magnetice de înaltă intensitate.
Producția de energie electrică - În centralele hidroelectrice, termoelectrice, nucleare sau chiar eoliene, este necesară conversia energiei mecanice în electricitate, prin urmare, se folosește un generator, ale cărui bobine sunt realizate din aliaje metalice supraconductoare atunci când sunt corect răceli.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm