Supravodiče sú materiály, ktoré môžu viesť k elektrina, bez ponúkania akýchkoľvek druhov odpor, akonáhle dosiahnu a teplota veľmi nízka, známa ako kritická teplota. Tiež urobte riadky z magnetické pole nie sú schopní do neho preniknúť, takže na podporu magnetickej levitácie je možné použiť supravodiče.
Pozri tiež: Vodiče a izolátory - pochopte rozdiely a vlastnosti každého z nich
Ako fungujú supravodiče
Fenomén supravodivosti možno vysvetliť iba tým, že kvantová fyzika. Tento jav je charakterizovaný: Meissnerov efekt, čo spôsobuje, že siločiary magnetického poľa nie sú schopné preniknúť do materiálov supravodiče, ak sú tieto materiály ochladené na teploty nižšie ako ich kritické teploty.
Vy prvé supravodiče ktoré sa objavili, bolo potrebné uchovať v chlade extrémne nízke teploty. Výskum nových materiálov však umožnil ich vývoj a schopnosť prejavovať supravodivosť pri vyšších teplotách. NedávnoŠtúdie ukázali, že niektoré materiály sa môžu v teploty veľmi blízke teplote okolia, aby sa tak však stalo, je potrebné im podrobiť tlakyveľavysoký.
Aký je vzťah medzi supravodivosťou a teplotou? Aj keď odpoveď nie je taká jednoduchá ako otázka, skúsme ju pochopiť: kovy vo všeobecnosti sú Dobrevodičov elektrina, ako je meď, striebro a zlato. Takáto schopnosť súvisí s vašou miera odpor, čo je extrémnenízka.
Nízky odpor kovov zase súvisí s veľkým množstvo elektróny zadarmo, s absencia nečistôt (v tomto kontexte sú nečistoty atómami iných prvkov vo vnútri vodiča) a s poradie kryštalickej štruktúry, teda spôsobom atómy sú umiestnené vo vzájomnom vzťahu.
ak zahrievané, kovy nie sú také dobré pri vedení elektrického prúdu.na základe zvýšiťdávavibrácie ich atómov - oscilácia týchto atómov spôsobuje viac zrážok s elektrónmi v elektrický prúd, čo sťažuje vedenie vozidla. Ak sú však kovy chladené, začnú sa viesť ešte ľahšie ako pri izbovej teplote a ak toto ochladenie extrapolujeme, dostaneme sa do bodu, kde nebude žiadny odpor pri prechode elektrina.
Dôvody týkajúce sa ochladzovania kovov a zvýšenia vodivosti skúmal holandský fyzik heikeKamerlinghonnes (1853-1926) ochladením vzorky mortuť pri teplote -269 ° C. V tom čase si Onnes uvedomil, že odporz mortuť náhlesa stalnulový keď dosiahla túto teplotu.
Asi o 20 rokov neskôr nemeckí fyzici KarlMeissner a RobertOchsenfeld zistili, že supravodiče narušili priechod liniek magnetického poľa v nich.
Pri svojich experimentoch zistili, že keď je supravodič vystavený vonkajšiemu magnetickému poľu, dochádza k elektrickým prúdom tvorené zvonka, čo spôsobí vznik magnetického poľa na povrchu supravodiča, ktorý je proti magnetickému poľu. externý. Práve prostredníctvom tohto javu, ktorý sa v súčasnosti nazýva Meissnerov efekt, je možné dosiahnuť, aby vlaky levitovali, ako je to v prípade maglev:
Druhy supravodičov a ich materiály
Supravodiče sú triedou materiálov, ktoré vykazujú zmenu skupenstva, ktorá spôsobuje ich prenos elektrické náboje bez akejkoľvek opozície. Nie je možné povedať, z čoho sú vyrobené supravodiče, ale skôr rôzne materiály, ktoré sa na ich výrobu používajú. Existujú teda supravodiče:
vyrobené z čistých chemických prvkov, ako ortuť, viesť to je uhlík;
organický, ako sú fullerény, uhlíkové nanorúrky, grafén;
keramický;
vyrobené z rôznych zliatiny kovov, ako je niób-titán, germánium-niób.
Pozri tiež: Elektrické obvody - ako fungujú, prvky, elektrické spojenia atď.
Technologické aplikácie supravodičov
Supravodiče môžu byť užitočné v akomkoľvek type elektrického obvodu, aby sa tak stalo viac efektívne, aj keď v súčasnosti nemáme vodič pri izbovej teplote, v súčasnosti sa používa hlavne sú to:
vlaky maglev - Tento typ vlaku využíva na plávanie Meissnerov efekt prítomný v supravodičoch, takže vyvíja vysokú rýchlosť a stáva sa účinnejším ako konvenčný vlak.
Zariadenia s nukleárnou magnetickou rezonanciou - Vo vnútri týchto zariadení sa nachádzajú cievky vyrobené z kovových zliatin, ktoré sa po ochladení stávajú supravodivými a sú schopné produkovať magnetické polia vysokej intenzity.
Výroba elektriny - Vo vodných, termoelektrických, jadrových alebo dokonca vo veterných elektrárňach existuje potreba premeny mechanickej energie v elektrických sa preto používa generátor, ktorého cievky sú vyrobené zo supravodivých kovových zliatin, keď sú správne prechladnutie.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm
