Надпровідники - це матеріали, здатні призвести до електрика, не пропонуючи жодного виду опір, як тільки вони досягнуть a температури дуже низька, відома як критична температура. Крім того, зробіть лінії магнітне поле не здатний проникнути в нього, тому надпровідники можна використовувати для посилення магнітної левітації.
Дивіться також: Провідники та ізолятори - розуміють відмінності та характеристики кожного
Як працюють надпровідники
Явище надпровідності можна пояснити лише квантова фізика. Це явище характеризується Ефект Мейснера, що робить лінії магнітного поля не здатними проникати крізь матеріали надпровідники, якщо ці матеріали охолоджуються до температур нижче їх критичні температури.
ти перші надпровідники що виникли, потрібно було охолодити в надзвичайно низькі температури. Однак дослідження нових матеріалів дозволили їх розробляти і мати здатність проявляти надпровідність при більш високих температурах. Нещодавно, дослідження показали, що деякі матеріали можуть стати надпровідними в
температури дуже близькі до навколишньогооднак, щоб це сталося, їм потрібно підкорятися тискубагатовисокий.
Який зв’язок між надпровідністю і температурою? Хоча відповідь не така проста, як питання, спробуємо зрозуміти її: метали взагалі є Добрепровідники електрику, таку як мідь, срібло та золото. Така здатність пов'язана з вашими міра питомий опір, що надзвичайнонизький.
Низький опір металів, у свою чергу, пов'язаний з великим кількість електрони безкоштовно, за допомогою відсутність домішок (в цьому контексті домішками є атоми інших елементів всередині провідника) і з порядок кристалічної структури, тобто спосіб атоми вони розташовані по відношенню один до одного.
якщо нагріваючись, метали не так добре проводять електричний струм., в силу збільшуватидаєвібрація їх атомів - коливання цих атомів викликає більше зіткнень з електронами в електричний струм, що ускладнює керування автомобілем. Однак, якщо в холодильнику метали починають працювати навіть легше, ніж при кімнатній температурі, і, якщо ми екстраполюємо це охолодження, ми досягнемо точки, де не буде опору проходженню електрика.
Міркування, пов'язані з охолодженням металів і збільшенням провідності, досліджував голландський фізик хайкеКамерлінгхоннес (1853-1926), охолодженням зразка мртуть при температурі -269 ° С. У той час Оннес зрозумів, що питомий опірз мртуть раптовосталануль коли вона досягла цієї температури.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Приблизно через 20 років німецькі фізики КарлМейснера і РобертОксенфельд встановили, що надпровідники порушують проходження в них ліній магнітного поля.
У своїх експериментах вони виявили, що коли надпровідник піддається впливу зовнішнього магнітного поля, виникають електричні струми утворюється зовні, внаслідок чого на поверхні надпровідника, що протистоїть магнітному полю, з’являється магнітне поле. зовнішній. Саме завдяки цьому явищу, яке в даний час називають ефектом Мейснера, можна змусити поїзди левітувати, як у випадку з маглевом:
Види надпровідників та їх матеріали
Надпровідники - це клас матеріалів, які демонструють зміну стану, що змушує їх переноситися електричні заряди без будь-якого протистояння. Таким чином, не можна сказати, з чого зроблені надпровідники, а навпаки, з різних матеріалів, що використовуються для їх виготовлення. Отже, є надпровідники:
виготовлені з чисто хімічних елементів, як ртуть, вести це вуглець;
органічні, такі як фулерени, вуглецеві нанотрубки, графен;
керамічний;
зроблені з різних металеві сплави, такі як ніобій-титан, германій-ніобій.
Дивіться також: Електричні схеми - як вони працюють, елементи, електричні з'єднання тощо
Технологічне застосування надпровідників
Надпровідники можуть бути корисні в будь-якому типі електричної схеми, щоб зробити її більше ефективні, однак, хоча у нас немає провідника при кімнатній температурі, в даний час основне використання це:
маглевські поїзди - Цей тип поїздів використовує ефект Майснера, присутній у надпровідниках, щоб плавати, тому він розвиває високу швидкість і стає більш ефективним, ніж звичайний поїзд.
Ядерно-магнітно-резонансні прилади - Усередині цих пристроїв є котушки з металевих сплавів, які при охолодженні стають надпровідними, здатними створювати магнітні поля високої інтенсивності.
Виробництво електроенергії - У гідроелектростанціях, термоелектричних, атомних або навіть вітрових електростанціях існує потреба в перетворенні механічної енергії в електричному, отже, використовується генератор, котушки якого виготовлені із надпровідних металевих сплавів при правильній роботі застуда.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:
ХЕЛЕРБРОК, Рафаель. «Надпровідники»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Доступ 27 червня 2021 року.
