süper iletkenler yol açabilecek malzemelerdir. elektrik, herhangi bir teklifte bulunmadan direnç, ulaştıkları anda sıcaklık çok düşük, kritik sıcaklık olarak bilinir. Ayrıca, çizgileri yapın manyetik alan nüfuz edemez, bu nedenle manyetik kaldırmayı teşvik etmek için süper iletkenler kullanılabilir.
Ayrıca bakınız: İletkenler ve yalıtkanlar - her birinin farklılıklarını ve özelliklerini anlayın
Süperiletkenler Nasıl Çalışır?
Süperiletkenlik olgusu ancak şu şekilde açıklanabilir: kuantum fiziği. Bu fenomen aşağıdakilerle karakterize edilir: Meisner etkisimanyetik alan çizgilerinin malzemelere nüfuz edememesini sağlayan süper iletkenler, eğer bu malzemeler kendi sıcaklıklarından daha düşük sıcaklıklara soğutulursa kritik sıcaklıklar.
Sen ilk süper iletkenler soğutulması gerektiği ortaya çıktı son derece düşük sıcaklıklar. Bununla birlikte, yeni malzemeler üzerine yapılan araştırmalar, bunların geliştirilmesine ve daha yüksek sıcaklıklarda süper iletkenlik sergileyebilmelerine olanak sağlamıştır.
Son günlerde, çalışmalar bazı malzemelerin süper iletken hale gelebileceğini göstermiştir. ortam sıcaklığına çok yakın sıcaklıklarancak, bunun gerçekleşmesi için, bunlara tabi olmaları gerekir. basınçlarçokuzun boylu.
Süperiletkenlik ve sıcaklık arasındaki ilişki nedir? Cevap soru kadar basit olmasa da anlamaya çalışalım: metaller genel olarak İyiiletkenler bakır, gümüş ve altın gibi elektrik. Böyle bir yetenek, sizin ölçüsü direnç, nedir son derecedüşük.
Metallerin düşük özdirenci, sırayla, büyük ile ilgilidir. miktarı elektronlar Bedava, ile safsızlıkların olmaması (bu bağlamda, safsızlıklar iletken içindeki diğer elementlerin atomlarıdır) ve kristal yapı sırası, yani, yol atomlar birbirlerine göre konumlanırlar.
Eğer ısıtıldığında, metaller elektrik akımını iletmede o kadar iyi değildir.sayesinde, artırmakverirtitreşim atomlarının salınımı - bu atomların salınımı, elektronlarla daha fazla çarpışmaya neden olur. elektrik akımı, sürüşü zorlaştırıyor. Bununla birlikte, soğutulursa metaller oda sıcaklığında olduğundan daha kolay iletmeye başlar ve, bu soğumayı tahmin edersek, geçişe karşı hiçbir direncin olmayacağı bir noktaya ulaşacağız. elektrik.
Metallerin soğuması ve iletkenliğin artması ile ilgili mantık Hollandalı fizikçi tarafından araştırıldı. selamKamerlinghonnes (1853-1926), bir numuneyi soğutarak mMerkür -269 °C sıcaklıkta. O sırada Onnes, dirençnın-nin maniden cıvaolduboş o sıcaklığa ulaştığında.
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
Yaklaşık 20 yıl sonra Alman fizikçiler KarlMeissner ve RobertOchsenfeld süperiletkenlerin içlerindeki manyetik alan çizgilerinin geçişini bozduğunu keşfettiler.
Deneylerinde, bir süperiletkenin harici bir manyetik alana maruz kaldığında elektrik akımlarının arttığını buldular. dışta oluşur ve manyetik alana karşı çıkan süperiletkenin yüzeyinde bir manyetik alan oluşmasına neden olur. harici. Şu anda Meissner etkisi olarak adlandırılan bu fenomen sayesinde, maglev'de olduğu gibi trenleri havaya kaldırmak mümkündür:
Süperiletken çeşitleri ve malzemeleri
Süperiletkenler, transfer etmelerine neden olan bir durum değişikliği sergileyen bir malzeme sınıfıdır. elektrik ücretleri herhangi bir muhalefet olmadan. Bu nedenle, süperiletkenlerin neyden yapıldığını değil, onları yapmak için kullanılan farklı malzemeleri söylemek mümkün değildir. Yani süper iletkenler var:
saf kimyasal elementlerden yapılmışcıva gibi, öncülük etmek bu karbon;
organikfullerenler, karbon nanotüpler, grafen gibi;
seramik;
farklı yapılmış metal alaşımlarıniyobyum-titanyum, germanyum-niyobyum gibi.
Ayrıca bakınız: Elektrik devreleri – nasıl çalışırlar, elemanlar, elektrik bağlantıları vb.
Süperiletkenlerin Teknolojik Uygulamaları
Süperiletkenler, her türlü elektrik devresinde daha fazlasını yapmak için yararlı olabilir. verimli, ancak oda sıcaklığında bir iletkenimiz olmasa da, şu anda ana kullanımlar bunlar:
maglev trenleri – Bu tren türü yüzmek için süper iletkenlerde bulunan Meissner etkisini kullanır, bu nedenle yüksek hız geliştirir ve geleneksel trenden daha verimli hale gelir.
Nükleer Manyetik Rezonans Cihazları – Bu cihazların içinde, soğutulduğunda süper iletken hale gelen ve yüksek yoğunluklu manyetik alanlar üretebilen metalik alaşımlardan yapılmış bobinler vardır.
Elektrik üretimi – Hidroelektrik, termoelektrik, nükleer ve hatta rüzgar santrallerinde mekanik enerjinin dönüştürülmesine ihtiyaç vardır. elektrikte, bu nedenle, bobinleri uygun şekilde süper iletken metal alaşımlarından yapılmış bir jeneratör kullanılır. soğuk algınlığı
Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni
Bu metne bir okulda veya akademik bir çalışmada atıfta bulunmak ister misiniz? Bak:
HELERBROK, Rafael. "Süper iletkenler"; Brezilya Okulu. Uygun: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. 27 Haziran 2021'de erişildi.
