Superprevodniki so materiali, ki lahko vodijo do elektrika, ne da bi ponudili kakršno koli odpornost, takoj ko dosežejo a temperatura zelo nizka, znana kot kritična temperatura. Naredite tudi vrstice magnetno polje ne more prodreti vanj, zato lahko superprevodnike uporabljamo za pospeševanje magnetne levitacije.
Glej tudi: Vodniki in izolatorji - razumejte razlike in značilnosti vsakega
Kako delujejo superprevodniki
Pojav superprevodnosti je mogoče razložiti samo z kvantna fizika. Za ta pojav je značilna Meissnerjev učinek, zaradi česar linije magnetnega polja ne morejo prodreti v materiale superprevodniki, če so ti materiali ohlajeni na temperature nižje od njihovih kritične temperature.
Ti prvi superprevodniki ki so se pojavili, je bilo treba v njih hladiti izredno nizke temperature. Vendar pa so raziskave novih materialov omogočile, da so jih razvili in so sposobni pokazati superprevodnost pri višjih temperaturah. Pred kratkim, študije so pokazale, da lahko nekateri materiali postanejo superprevodni v
temperature zelo blizu okoliceda pa bi se to zgodilo, jim je treba ravnati pritiskivelikovisok.
Kakšno je razmerje med superprevodnostjo in temperaturo? Čeprav odgovor ni tako preprost kot vprašanje, ga poskusimo razumeti: kovine na splošno so Dobrovodniki električne energije, kot so baker, srebro in zlato. Takšna sposobnost je povezana z vašo merilo upornost, kaj je zelonizko.
Nizka upornost kovin pa je povezana z veliko količina elektroni prost, z odsotnost nečistoč (v tem kontekstu so nečistoče atomi drugih elementov znotraj vodnika) in z vrstni red kristalne strukture, to je način atomi postavljeni so med seboj.
če segrete kovine niso tako dobre pri vodenju električnega toka., na podlagi porastdajevibracije njihovih atomov - nihanje teh atomov povzroči več trkov z elektroni v električni tok, kar otežuje vožnjo. Če pa kovine v hladilniku začnejo delovati še lažje kot pri sobni temperaturi, in če ekstrapoliramo to hlajenje, bomo prišli do točke, ko ne bo več upora proti prehodu elektrika.
Razloge, povezane s hlajenjem kovin in povečanjem prevodnosti, je raziskal nizozemski fizik hejKamerlinghonnes (1853-1926), s hlajenjem vzorca mživo srebro pri temperaturi -269 ° C. Takrat je Onnes spoznal, da upornostod mživo srebro nenadomapostatinič ko je dosegla to temperaturo.
Približno 20 let kasneje so nemški fiziki KarlMeissner in RobertOchsenfeld ugotovili, da superprevodniki motijo prehod linij magnetnega polja v njih.
V svojih poskusih so ugotovili, da kadar je superprevodnik izpostavljen zunanjemu magnetnemu polju, so električni tokovi ki nastanejo na zunanji strani, zaradi česar se na površini superprevodnika, ki nasprotuje magnetnemu polju, pojavi magnetno polje. zunanji. Zaradi tega pojava, ki se trenutno imenuje Meissnerjev učinek, lahko vlaki lebdijo, kot je to v primeru maglev:
Vrste superprevodnikov in njihovi materiali
Superprevodniki so razred materialov, ki kažejo spremembo stanja, zaradi katerega se prenašajo električni naboji brez kakršnega koli nasprotovanja. Kot tak ni mogoče reči, iz česa so narejeni superprevodniki, temveč iz različnih materialov, iz katerih so izdelani. Torej, obstajajo superprevodniki:
iz čistih kemičnih elementov, kot je živo srebro svinec to je ogljik;
ekološko, kot so fulereni, ogljikove nanocevke, grafen;
keramika;
narejene iz različnih kovinske zlitine, kot so niobij-titan, germanij-niobij.
Glej tudi: Električna vezja - kako delujejo, elementi, električne povezave itd.
Tehnološke uporabe superprevodnikov
Superprevodniki so lahko uporabni v vseh vrstah električnih tokokrogov, da bi jih lahko naredili več učinkovit pa, čeprav nimamo vodnika pri sobni temperaturi, je trenutno glavna uporaba to so:
vlaki maglev - Ta vrsta vlaka za plavanje uporablja Meissnerjev učinek, ki je prisoten v superprevodnikih, zato razvije visoko hitrost in postane učinkovitejši od običajnega vlaka.
Naprave za jedrsko magnetno resonanco - V teh napravah so tuljave iz kovinskih zlitin, ki ob ohlajanju postanejo superprevodne in lahko proizvajajo visokointenzivna magnetna polja.
Proizvodnja električne energije - V hidroelektrarnah, termoelektrarnah, jedrskih elektrarnah ali celo vetrnih elektrarnah je treba pretvoriti mehansko energijo v električni se zato uporablja generator, katerega tuljave so pravilno izdelane iz superprevodnih kovinskih zlitin prehladi.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm
