Сверхпроводники материалы, способные привести к электричество, не предлагая никаких сопротивление, как только они достигнут температура очень низкая, известная как критическая температура. Также сделайте линии магнитное поле не может проникнуть через него, поэтому сверхпроводники могут использоваться для усиления магнитной левитации.
Смотрите также: Проводники и изоляторы - разбирайтесь в различиях и характеристиках каждого
Как работают сверхпроводники
Явление сверхпроводимости можно объяснить только квантовая физика. Это явление характеризуется Эффект Мейснера, что делает силовые линии магнитного поля не способными проникать в материалы сверхпроводники, если эти материалы охлаждаются до температур ниже их критические температуры.
Ты первые сверхпроводники возникшее нужно было заморозить в чрезвычайно низкие температуры. Однако исследования новых материалов позволили им развиваться и проявлять сверхпроводимость при более высоких температурах. Совсем недавно, исследования показали, что некоторые материалы могут становиться сверхпроводящими в
температура очень близка к температуре окружающей средыоднако, чтобы это произошло, они должны подлежать давлениемноговысокий.
Какая связь между сверхпроводимостью и температурой? Хотя ответ не так прост, как вопрос, давайте попробуем разобраться в нем: металлы в целом Хорошопроводники электричество, такое как медь, серебро и золото. Такая способность связана с вашим Мера удельное сопротивление, что такое очень сильнонизкий.
Низкое удельное сопротивление металлов, в свою очередь, связано с большим количество электроны бесплатно, с отсутствие примесей (в данном контексте примеси - это атомы других элементов внутри проводника) и с порядок кристаллической структуры, то есть способ атомы они расположены по отношению друг к другу.
если нагретые металлы не так хорошо проводят электрический ток., в силу увеличиватьдаетвибрация их атомов - колебания этих атомов вызывают больше столкновений с электронами в электрический ток, затрудняя вождение. Однако в холодильнике металлы проводят даже легче, чем при комнатной температуре, и, если мы экстраполируем это охлаждение, мы достигнем точки, в которой не будет сопротивления прохождению электричество.
Рассуждения, связанные с охлаждением металлов и увеличением проводимости, исследовал голландский физик. HeikeКамерлингоннес (1853-1926), охладив образец мМеркурий при температуре -269 ° С. В то время Оннес понял, что удельное сопротивлениеиз мртуть внезапносталноль когда он достиг этой температуры.
Примерно 20 лет спустя немецкие физики КарлМейснер а также РобертОксенфельд обнаружили, что сверхпроводники прерывают прохождение силовых линий магнитного поля внутри них.
В своих экспериментах они обнаружили, что когда сверхпроводник подвергается воздействию внешнего магнитного поля, электрические токи уменьшаются. формируется снаружи, вызывая появление магнитного поля на поверхности сверхпроводника, которое противодействует магнитному полю. внешний. Именно благодаря этому явлению, в настоящее время называемому эффектом Мейснера, можно заставить поезда левитировать, как в случае с магнитной подвеской:
Типы сверхпроводников и их материалы
Сверхпроводники - это класс материалов, которые демонстрируют изменение состояния, которое вызывает их перенос электрические заряды без всякого сопротивления. Таким образом, невозможно сказать, из чего сделаны сверхпроводники, но можно сказать, из каких материалов они были изготовлены. Итак, сверхпроводники:
из чистых химических элементов, как и ртуть, Свинец это углерод;
органический, такие как фуллерены, углеродные нанотрубки, графен;
керамика;
сделаны из разных металлические сплавы, например ниобий-титановый, германий-ниобиевый.
Смотрите также: Электрические схемы - как они работают, элементы, электрические соединения и т. Д.
Технологические применения сверхпроводников
Сверхпроводники могут быть полезны в электрических цепях любого типа, чтобы сделать их более полезными. эффективен, однако, хотя у нас нет проводника при комнатной температуре, в настоящее время основное применение эти:
поезда на магнитной подвеске - Этот тип поезда использует эффект Мейснера, присутствующий в сверхпроводниках для плавания, поэтому он развивает высокую скорость и становится более эффективным, чем обычный поезд.
Устройства ядерного магнитного резонанса - Внутри этих устройств есть катушки из металлических сплавов, которые при охлаждении становятся сверхпроводящими, способными создавать магнитные поля высокой интенсивности.
Производство электроэнергии - На гидроэлектрических, термоэлектрических, атомных или даже ветровых электростанциях существует необходимость преобразования механической энергии. поэтому в электротехнике используется генератор, катушки которого при правильном использовании изготовлены из сверхпроводящих металлических сплавов. простуды.
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm
