Mi a szupravezető: típusok, anyagok és tulajdonságok

Kétféle anyag létezik, például fémek, valamint szigetelők. A fémek lehetővé teszik az elektronok áramlását, és elektromos töltést hordoznak magukban, például ezüst, réz stb., Míg a szigetelők elektronokat tartanak, és nem engedik az elektronok áramlását, mint a fa, a gumi stb. A 20. században új laboratóriumi módszereket fejlesztettek ki fizikusok nulla hőmérsékletre hűtik az anyagokat. Elkezdett vizsgálni néhány elemet, hogy megtudja, hogyan elektromosság olyan körülmények között megváltozik, mint az ólom és a higany, mivel ellenállás nélkül vezetik az áramot egy bizonyos hőmérsékleten. Ugyanezt a viselkedést fedezték fel számos vegyületben, például a kerámiától a szén nanocsövekig. Ez a cikk a szupravezető áttekintését tárgyalja.

Mi az a szupravezető?

Meghatározás: Egy olyan anyag, amely ellenállás nélkül képes vezetni az áramot, szupravezetőként ismert. Az esetek többségében bizonyos anyagokban, például a vegyületekben, a különben a fém elemek bizonyos mértékű ellenállást kínálnak szobahőmérsékleten, bár alacsony ellenállást kínálnak hőfok kritikus hőmérsékletének nevezzük.

szupravezető

Az atomról atomra áramló elektronokat gyakran bizonyos anyagok felhasználásával hajtják végre, ha egyszer elérik a kritikus hőmérsékletet, ezért az anyagot szupravezető anyagnak nevezhetjük. Ezeket számos területen alkalmazzák, mint például a mágneses rezonancia képalkotás és az orvostudomány. A piacon elérhető anyagok többsége nem szupravezető. Tehát nagyon alacsony energiájú állapotban kell lenniük ahhoz, hogy szupravezetővé váljanak. A jelenlegi kutatások a vegyületek fejlesztésére összpontosítanak, hogy magas hőmérsékleten szupravezetővé fejlődjenek.

A szupravezetők típusai

A szupravezetők két típusba sorolhatók, nevezetesen az I. és a II.

szupravezetők típusai

I. típusú szupravezető

Ez a fajta szupravezető tartalmazza az alapvető vezető részeket, és ezeket különböző területeken használják, az elektromos kábelezéstől a számítógépen lévő mikrochipig. Az ilyen típusú szupravezetők nagyon egyszerűen elveszítik szupravezetőképességüket, amikor a kritikus mágneses mező (Hc) mágneses mezőjébe kerülnek. Ezt követően olyan lesz, mint egy karmester. Az ilyen típusú félvezetők lágy szupravezetőknek is nevezik a szupravezetés elvesztése miatt. Ezek a szupravezetők teljes mértékben engedelmeskednek a Meissner-effektusnak. A szupravezető példák cink és alumínium.

II. Típusú szupravezető

Ez a fajta szupravezető lassan, de nem egyszerűen elveszíti szupravezetőképességét, mivel elrendeződik a külső mágneses mezőben. Ha megfigyeljük a mágnesezettség és a mágneses tér közötti grafikus ábrázolást, amikor a második típusú félvezető egy mágneses mezőbe kerül, akkor az lassan elveszíti szupravezetését.

Ez a fajta félvezető elkezdi elveszíteni szupravezető képességét a kevésbé jelentős mágneses téren, és teljes mértékben csökken a szupravezetése a magasabb kritikus mágneses mezőre. A gyengébb kritikus mágneses tér és a magasabb kritikus mágneses tér közötti állapotot közbülső állapotnak hívjuk, különben örvény állapotnak.

Az ilyen típusú félvezetőket kemény szupravezetőknek is nevezik, mivel lassan, de nem egyszerűen elveszítik szupravezetésüket. Ezek a félvezetők engedelmeskednek Meissner hatásának, de nem teljesen. A legjobb példák ezekre: NbN és Babi3. Ezek a szupravezetők erős térbeli szupravezető mágnesekhez alkalmazhatók.

Szupravezető anyagok

Tudjuk, hogy nagyon sok olyan anyag áll rendelkezésre, amelyek közül néhány szupravezető. A higany kivételével az eredeti szupravezetők fémek, félvezetők stb. Minden különböző anyag szupravezetővé válik, kissé eltérő hőmérsékleten

Ezen anyagok nagy részének felhasználásával az a fő probléma, hogy néhány fokos teljes nulla alatt szupravezetnek. Ez azt jelenti, hogy az ellenállás hiányából származó előnyöket szinte biztosan elveszíti, ha az elsődleges helyen lehűti őket.

Az erőmű, amely lefelé, majd szupravezető vezetékekben szerzi be az otthoni áramot, ragyogóan fog zajongani. Tehát óriási mennyiségű kimerült energiát fog megtakarítani. Ha azonban hatalmas alkatrészeket és az erőátviteli vezetékeket szeretné lehűteni az üzemben, hogy teljes értékű legyen, valószínűleg több energiát pazarol.

A szupravezető tulajdonságai

A szupravezető anyagok elképesztő tulajdonságokat mutatnak, amelyek nélkülözhetetlenek a jelenlegi technológiához. Ezeknek a tulajdonságoknak a kutatása még mindig folyik ezen tulajdonságok felismerésére és felhasználására az alább felsorolt ​​különféle területeken.

• Végtelen vezetőképesség / nulla elektromos ellenállás
• Meissner-effektus
• Átmeneti hőmérséklet / kritikus hőmérséklet
• Josephson Currents
• Kritikus áram
• Tartós áramlatok

Végtelen vezetőképesség / nulla elektromos ellenállás

Szupravezető állapotban a szupravezető anyag a nulla elektromos ellenállást szemlélteti. Amikor az anyagot átmeneti hőmérséklete alatt lehűtjük, hirtelen nullára csökken az ellenállása. Például a Merkúr nulla ellenállást mutat 4k alatt.

Meissner-effektus

Ha a szupravezetőt a kritikus hőmérséklet alatt lehűtjük, akkor az nem engedi, hogy a mágneses mező átmenjen benne. Ez a szupravezetők előfordulása Meissner-effektus néven ismert.

Átmeneti hőmérséklet

Ezt a hőmérsékletet kritikus hőmérsékletnek is nevezik. Amikor egy szupravezető anyag kritikus hőmérséklete megváltoztatja a vezető állapotot normálról szupravezetőre.

Josephson Current

Ha a két szupravezetőt vékony film segítségével osztják szét a szigetelő anyagban, akkor az alacsony ellenállású csomópontot képez az elektronok rézpárral történő megtalálásához. Alagutazhat a csomópont egyik felületéről a másik felületre. Tehát a kádárpárok áramlása miatt az áram Josephson Current néven ismert.

Kritikus áram

Amikor az áram a sofőr szupravezetés feltételével mágneses mező alakulhat ki. Ha az áram áramlása meghalad egy bizonyos sebességet, akkor a mágneses tér fokozódhat, amely megegyezik a vezető kritikus értékével, amelynél ez visszatér a szokásos állapotába. Az áramérték áramlása kritikus áram néven ismert.

Tartós áramlatok

Ha a szupravezető gyűrű a kritikus hőmérséklete feletti mágneses mezőbe van elrendezve, akkor a szupravezető gyűrűt a jelenlegi hőmérsékleten lehűtjük. Ha kiküszöböljük ezt a mezőt, akkor az áram áramlása indukálható a gyűrűn belül annak öninduktivitása miatt. A Lenz-törvény alapján az indukált áramlat ellenzi a fluxuson belüli változást, amely a gyűrűn keresztül áramlik. Amikor a gyűrűt szupravezető állapotba helyezzük, akkor az áram áramlását folytatni kell az áram áramlásának folytatására, amelyet tartós áramnak nevezünk. Ez az áram mágneses fluxust generál, hogy a fluxus az állandó gyűrűben folyjon.

Különbség a félvezető és a szupravezető között

A félvezető és a szupravezető közötti különbséget az alábbiakban tárgyaljuk.

A Super Conductor alkalmazásai

A szupravezetők alkalmazási területei a következők.

• Ezeket generátorokban, részecskegyorsítókban, szállításban, elektromos motorok számítástechnika, orvosi, erőátvitel stb.
• A szupravezetők elsősorban nagy teljesítményű elektromágnesek létrehozására szolgálnak az MRI szkennerekben. Tehát ezeket megosztásra használják. Használhatók mágneses és nem mágneses anyagok elválasztására is
• Ezt a vezetőt használják nagy távolságú áram továbbítására
• Használt memória vagy tároló elemek.

GYIK

1). Miért kell a szupravezetőknek hidegnek lenniük?

Az energiacsere miatt az anyag forróbb lesz. Tehát a félvezető hidegen tartásával kisebb mennyiségű energia szükséges az elektronok hozzávetőleges kopogásához.

2). Az arany szupravezető?

A legjobb vezetők szobahőmérsékleten az arany, a réz és az ezüst egyáltalán nem válnak szupravezetővé.

3). Lehetséges szobahőmérsékletű szupravezető?

Szobahőmérsékleten egy szupravezető képes mutatni szupravezetés 77 Fahrenheit fok körüli hőmérsékleten

4). Miért nincs ellenállás a szupravezetőkben?

Szupravezetőben a elektromos ellenállás váratlanul nullára csökken az atomok rezgései és hibái miatt ellenállást kell okozniuk az anyagban, miközben az elektronok azon haladnak

5.) Miért tökéletes szupravezető a Diamagnet?

Ha a szupravezető anyagot egy mágneses mezőben tartják, akkor az kiszorítja a testéből a mágneses fluxust. A kritikus hőmérséklet alatt lehűtve ideális diamagnetizmust mutat.

Így itt csak a szupravezető áttekintéséről van szó. A szupravezető képes villamos energiát vezetni, különben az elektronokat az egyik atomról a másikra ellenállás nélkül továbbítja. Itt van egy kérdés az Ön számára, mik a példák a szupravezetőre?
.