Cos'è il superconduttore: tipi, materiali e proprietà

Esistono due tipi di materiali come i metalli e gli isolanti. I metalli consentono il flusso degli elettroni e portano con sé la carica elettrica come argento, rame, ecc., Mentre gli isolanti trattengono gli elettroni e non consentono il flusso di elettroni come il legno, la gomma, ecc. Nel 20 ° secolo, sono stati sviluppati nuovi metodi di laboratorio da fisici per raffreddare i materiali a temperatura zero. Ha iniziato a indagare su alcuni elementi per sapere come il elettricità verranno modificati in condizioni come piombo e mercurio, poiché conducono elettricità a una certa temperatura senza resistenza. Hanno scoperto lo stesso comportamento in diversi composti come dalla ceramica ai nanotubi di carbonio. Questo articolo discute una panoramica del superconduttore.

Cos'è il superconduttore?

Definizione: Un materiale che può condurre elettricità senza resistenza è noto come superconduttore. Nella maggior parte dei casi, in alcuni materiali come i composti, elementi altrimenti metallici offrono una certa resistenza a temperatura ambiente, sebbene offrano una bassa resistenza a temperatura è chiamata la sua temperatura critica.

superconduttore

Il flusso di elettroni da un atomo all'altro viene spesso eseguito utilizzando determinati materiali una volta raggiunta la temperatura critica, quindi il materiale può essere chiamato materiale superconduttivo. Questi sono impiegati in numerosi campi come la risonanza magnetica e la scienza medica. La maggior parte dei materiali disponibili sul mercato non sono superconduttivi. Quindi devono essere in uno stato di energia molto bassa per diventare superconduttivi. La ricerca attuale si sta concentrando sullo sviluppo di composti da sviluppare in superconduttori ad alte temperature.

Tipi di superconduttori

I superconduttori sono classificati in due tipi: tipo I e tipo II.

tipi di superconduttori

Superconduttore di tipo I.

Questo tipo di superconduttore include parti conduttive di base e queste vengono utilizzate in diversi campi dal cablaggio elettrico ai microchip sul computer. Questi tipi di superconduttori perdono la loro superconduttività molto semplicemente quando vengono posti nel campo magnetico al campo magnetico critico (Hc). Dopodiché, diventerà come un direttore d'orchestra. Questi tipi di semiconduttori sono anche chiamati superconduttori morbidi a causa della perdita di superconduttività. Questi superconduttori obbediscono completamente all'effetto Meissner. Il esempi di superconduttori sono zinco e alluminio.

Superconduttore di tipo II

Questo tipo di superconduttore perderà la sua superconduttività lentamente ma non semplicemente poiché è disposto all'interno del campo magnetico esterno. Quando osserviamo la rappresentazione grafica tra magnetizzazione e campo magnetico, quando il semiconduttore di secondo tipo viene posizionato all'interno di un campo magnetico, perderà lentamente la sua superconduttività.

Questo tipo di semiconduttori inizieranno a perdere la loro superconduttività nel campo magnetico meno significativo e faranno cadere completamente la loro superconduttività nel campo magnetico critico più alto. La condizione tra il campo magnetico critico più leggero e il campo magnetico critico più alto è chiamata stato intermedio altrimenti stato di vortice.

Questo tipo di semiconduttore è anche chiamato superconduttore duro a causa del motivo per cui perdono la loro superconduttività lentamente ma non semplicemente. Questi semiconduttori obbediranno all'effetto di Meissner ma non totalmente. I migliori esempi di questi sono NbN e Babi3. Questi superconduttori sono applicabili per magneti superconduttori di campo forte.

Materiali di superconduttività

Sappiamo che ci sono molti materiali disponibili in cui alcuni di essi superconducono. Escludendo il mercurio, i superconduttori originali sono metalli, semiconduttori, ecc. Ogni materiale diverso si trasformerà in un superconduttore a una temperatura leggermente diversa

Il problema principale utilizzando la maggior parte di questi materiali è che superconducono in pochi gradi di zero completo. Ciò significa che qualsiasi beneficio che ottieni dalla mancanza di resistenza che quasi certamente perdi includendo il raffreddamento all'interno del luogo principale.

La centrale elettrica che fornisce elettricità a casa tua con cavi discendenti e quindi superconduttori emetterà un rumore brillante. Quindi conserverà enormi quantità di energia esaurita. Tuttavia, se vuoi raffreddare parti enormi e tutti i cavi di trasmissione all'interno dell'impianto per completare lo zero, probabilmente sprecherai più energia.

Proprietà del superconduttore

I materiali superconduttori mostrano alcune proprietà sorprendenti che sono essenziali per la tecnologia attuale. La ricerca su queste proprietà è ancora in corso per riconoscere e utilizzare queste proprietà in vari campi elencati di seguito.

• Conducibilità infinita / Resistenza elettrica zero
• Effetto Meissner
• Temperatura di transizione / temperatura critica
• Josephson Currents
• Corrente critica
• Correnti persistenti

Conducibilità infinita / Resistenza elettrica zero

Nella condizione Superconduttore, il materiale superconduttore illustra la resistenza elettrica zero. Quando il materiale viene raffreddato alla sua temperatura di transizione, la sua resistenza verrà ridotta improvvisamente a zero. Ad esempio, Mercurio mostra una resistenza zero sotto 4k.

Effetto Meissner

Quando un superconduttore viene raffreddato a una temperatura critica, non consente al campo magnetico di attraversarlo. Questo evento nei superconduttori è noto come effetto Meissner.

Temperatura di transizione

Questa temperatura è anche nota come temperatura critica. Quando la temperatura critica di un materiale superconduttore cambia lo stato di conduzione da normale a superconduttore.

Josephson Current

Se i due superconduttori vengono divisi con l'aiuto di film sottile in materiale isolante, allora si forma una giunzione di bassa resistenza per fondare gli elettroni con coppia di rame. Può creare tunnel da una superficie della giunzione all'altra superficie. Quindi la corrente a causa del flusso di coppie di bottai è nota come Corrente Josephson.

Corrente critica

Quando la corrente fornita attraverso a conducente sotto la condizione di superconduzione, si può sviluppare un campo magnetico. Se il flusso di corrente aumenta oltre una certa velocità, è possibile aumentare il campo magnetico, che è equivalente al valore critico del conduttore al quale questo ritorna alla sua condizione normale. Il flusso del valore corrente è noto come corrente critica.

Correnti persistenti

Se un anello superconduttore è disposto in un campo magnetico al di sopra della sua temperatura critica, al momento raffreddare l'anello superconduttore alla sua temperatura critica. Se eliminiamo questo campo, il flusso di corrente può essere indotto all'interno dell'anello a causa della sua autoinduttanza. Dalla legge di Lenz, la corrente indotta si oppone al cambiamento all'interno del flusso che scorre attraverso l'anello. Quando l'anello è posto in una condizione di superconduzione, il flusso di corrente sarà indotto a continuare il flusso di corrente è chiamato corrente persistente. Questa corrente genera un flusso magnetico per far fluire il flusso attraverso l'anello costante.

Differenza tra semiconduttore e superconduttore

La differenza tra semiconduttore e superconduttore è discussa di seguito.

Applicazioni di Super Conductor

Le applicazioni dei superconduttori includono quanto segue.

• Questi sono utilizzati in generatori, acceleratori di particelle, trasporti, motori elettrici , informatica, medica, potenza di trasmissione , eccetera.
• Superconduttori utilizzati principalmente per la creazione di potenti elettromagneti negli scanner MRI. Quindi questi sono usati per dividere. Possono anche essere usati per separare materiali magnetici e non magnetici
• Questo conduttore viene utilizzato per trasmettere potenza per lunghe distanze
• Utilizzato in elementi di memoria o di archiviazione.

Domande frequenti

1). Perché i superconduttori devono essere freddi?

Lo scambio di energia renderà il materiale più caldo. Quindi, raffreddando il semiconduttore, è necessaria una minore quantità di energia per battere approssimativamente gli elettroni.

2). L'oro è un superconduttore?

I migliori conduttori a temperatura ambiente sono oro, rame e argento che non si trasformano affatto in superconduttori.

3). È possibile un superconduttore a temperatura ambiente?

Un superconduttore a temperatura ambiente è in grado di mostrare superconduttività a temperature intorno ai 77 gradi Fahrenheit

4). Perché non c'è resistenza nei superconduttori?

In un superconduttore, il resistenza elettrica scende inaspettatamente a zero a causa delle vibrazioni e i difetti degli atomi devono causare resistenza all'interno del materiale mentre gli elettroni lo attraversano

5). Perché un superconduttore è un Diamagnet perfetto?

Quando il materiale superconduttore è mantenuto all'interno di un campo magnetico, spinge fuori il flusso magnetico dal suo corpo. Quando viene raffreddato alla temperatura critica, mostra un diamagnetismo ideale.

Quindi, si tratta di una panoramica del superconduttore. Un superconduttore può condurre l'elettricità altrimenti trasferire gli elettroni da un atomo all'altro senza resistenza. Ecco una domanda per te, quali sono gli esempi di un superconduttore?
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