Supraledare är material som kan leda till elektricitet, utan att erbjuda någon form av motstånd, så snart de når en temperatur mycket låg, känd som den kritiska temperaturen. Gör också linjerna av magnetiskt fält inte kan tränga igenom det, så supraledare kan användas för att främja magnetisk levitation.
Se också: Ledare och isolatorer - förstå skillnaderna och egenskaperna hos var och en
Hur superledare fungerar
Fenomenet supraledning kan bara förklaras med kvantfysik. Detta fenomen kännetecknas av Meissner-effekt, vilket gör att magnetfältlinjerna inte kan tränga igenom materialen superledare, om dessa material kyls till temperaturer lägre än deras kritiska temperaturer.
Du första superledare som uppstod behövde kylas in extremt låga temperaturer. Forskning om nya material har dock gjort det möjligt för dem att utvecklas och kunna visa supraledning vid högre temperaturer. Nyligen, har studier visat att vissa material kan bli superledande temperaturer mycket nära omgivningendock för att detta ska ske måste de vara föremål för tryckmycketlång.
Vad är sambandet mellan supraledning och temperatur? Även om svaret inte är så enkelt som frågan, låt oss försöka förstå det: metaller i allmänhet är det Braledare el, såsom koppar, silver och guld. Sådan förmåga är relaterad till din mätning av motstånd, vad är ytterstlåg.
Metallernas låga resistivitet är i sin tur relaterad till det stora mängd elektroner fri, med frånvaro av orenheter (i detta sammanhang är föroreningar atomer för andra element inuti ledaren) och med ordning på kristallstruktur, det vill säga, sättet atomer de är placerade i förhållande till varandra.
om uppvärmda är metaller inte så bra att leda elektrisk ström., i kraft av ökagervibration av deras atomer - oscillationen av dessa atomer orsakar fler kollisioner med elektronerna i elektrisk strömvilket gör det svårt att köra. Men om det kyls, börjar metaller att leda ännu lättare än vid rumstemperatur, och om vi extrapolerar denna kylning når vi en punkt där det inte kommer att finnas något motstånd mot passage av elektricitet.
Resonemanget relaterade till kylning av metaller och den ökade konduktiviteten undersöktes av den nederländska fysikern heikeKamerlinghonnes (1853-1926), genom att kyla ett prov av mkvicksilver vid en temperatur av -269 ° C. Vid den tiden insåg Onnes att motståndav mkvicksilver plötsligtblevnull när den nådde den temperaturen.
Cirka 20 år senare, tyska fysiker KarlMeissner och RobertOchsenfeld fann att superledare störde passagen av magnetfältlinjer i dem.
I sina experiment fann de att när en supraledare utsätts för ett externt magnetfält, är det elektriska strömmar bildas på utsidan, vilket får ett magnetfält att dyka upp på ytan av superledaren som motsätter sig magnetfältet. extern. Det är genom detta fenomen, som för närvarande kallas Meissner-effekten, att det är möjligt att få tåg att sväva, vilket är fallet med maglev:
Typer av superledare och deras material
Superledare är en klass av material som uppvisar en förändring av tillståndet som får dem att överföras elektriska laddningar utan motstånd. Som sådan är det inte möjligt att säga vad superledare är gjorda av, utan snarare de olika material som används för att tillverka dem. Så det finns superledare:
tillverkade av rena kemiska element, som kvicksilver, leda det är kol;
organisk, såsom fullerener, kolnanorör, grafen;
keramisk;
gjord av olika metalllegeringar, såsom niob-titan, germanium-niob.
Se också: Elektriska kretsar - hur de fungerar, element, elektriska anslutningar etc.
Tekniska tillämpningar av superledare
Superledare kan vara användbara i alla typer av elektriska kretsar för att göra det mer effektiv, men medan vi inte har en ledare vid rumstemperatur, för närvarande de viktigaste användningsområdena dessa är:
maglev tåg - Denna typ av tåg använder Meissner-effekten som finns i superledare för att flyta, så den utvecklar hög hastighet och blir effektivare än det konventionella tåget.
Kärnmagnetresonansenheter - Inuti dessa enheter finns det spolar gjorda av metalllegeringar som, när de kyls, blir superledande och kan producera magnetiska fält med hög intensitet.
Elproduktion - I vattenkraftverk, termoelektriska anläggningar, kärnkraftverk eller till och med vindkraftverk finns det ett behov av att omvandla mekanisk energi i elektriska används därför en generator vars spolar är gjorda av supraledande metalllegeringar när de är korrekt förkylningar.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm