Istnieją dwa rodzaje materiałów, takich jak metale, a także izolatory. Metale umożliwiają przepływ elektronów i przenoszą ze sobą ładunki elektryczne, takie jak srebro, miedź itp., Podczas gdy izolatory zatrzymują elektrony i nie pozwalają na przepływ elektronów, takich jak drewno, guma itp. W XX wieku opracowano nowe metody laboratoryjne. fizycy do schładzania materiałów do zera. Zaczął badać niektóre elementy, aby wiedzieć, jak to działa Elektryczność ulegną zmianie w takich warunkach jak ołów i rtęć, ponieważ przewodzą prąd elektryczny w określonej temperaturze bez oporu. Odkryli to samo zachowanie w kilku związkach, od materiałów ceramicznych po nanorurki węglowe. W tym artykule omówiono przegląd nadprzewodnika.
Co to jest nadprzewodnik?
Definicja: Materiał, który może przewodzić prąd elektryczny bez oporu, nazywany jest nadprzewodnikiem. W większości przypadków w niektórych materiałach, takich jak związki, w przeciwnym razie elementy metalowe zapewniają pewną odporność w temperaturze pokojowej, chociaż oferują niski opór przy temperatura nazywana jest temperaturą krytyczną.
nadprzewodnik
Przepływ elektronów od atomu do atomu jest często wykonywany przy użyciu pewnych materiałów po osiągnięciu temperatury krytycznej, dlatego materiał ten można nazwać materiałem nadprzewodzącym. Są one wykorzystywane w wielu dziedzinach, takich jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego i medycyna. Większość materiałów dostępnych na rynku nie jest nadprzewodzących. Dlatego muszą być w stanie bardzo niskiej energii, aby przekształcić się w nadprzewodzące. Obecne badania koncentrują się na opracowywaniu związków, które w wysokich temperaturach przekształcą się w nadprzewodzące.
Rodzaje nadprzewodników
Nadprzewodniki dzieli się na dwa typy, mianowicie typu I i typu II.
rodzaje nadprzewodników
Nadprzewodnik typu I
Ten rodzaj nadprzewodnika zawiera podstawowe części przewodzące, które są wykorzystywane w różnych dziedzinach, od okablowania elektrycznego po mikroczipy w komputerze. Te typy nadprzewodników bardzo łatwo tracą nadprzewodnictwo, gdy zostaną umieszczone w polu magnetycznym w krytycznym polu magnetycznym (Hc). Potem stanie się jak dyrygent. Tego typu pliki półprzewodniki są również nazywane miękkimi nadprzewodnikami z powodu utraty nadprzewodnictwa. Te nadprzewodniki są całkowicie posłuszne efektowi Meissnera. Plik przykłady nadprzewodników to cynk i aluminium.
Nadprzewodnik typu II
Ten rodzaj nadprzewodnika będzie tracił nadprzewodnictwo powoli, ale nie tak po prostu, jak jest umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym. Kiedy obserwujemy graficzną reprezentację między namagnesowaniem a polem magnetycznym, kiedy półprzewodnik drugiego typu zostanie umieszczony w polu magnetycznym, wówczas będzie on powoli tracił nadprzewodnictwo.
Ten rodzaj półprzewodników zacznie tracić nadprzewodnictwo w mniej znaczącym polu magnetycznym i całkowicie spadnie nadprzewodnictwo w wyższym krytycznym polu magnetycznym. Stan między słabszym krytycznym polem magnetycznym a wyższym krytycznym polem magnetycznym nazywany jest stanem pośrednim, inaczej stanem wirowym.
Ten typ półprzewodników jest również nazywany nadprzewodnikami twardymi ze względu na powolną, ale nie prostą, utratę nadprzewodnictwa. Te półprzewodniki będą posłuszne działaniu Meissnera, ale nie całkowicie. Najlepszymi tego przykładami są NbN i Babi3. Te nadprzewodniki mają zastosowanie do magnesów nadprzewodzących silnego pola.
Materiały nadprzewodnikowe
Wiemy, że dostępnych jest wiele materiałów, w których niektóre z nich będą nadprzewodnikami. Oprócz rtęci, oryginalne nadprzewodniki to metale, półprzewodniki itp. Każdy inny materiał zamieni się w nadprzewodnik w nieco zróżnicowanej temperaturze
Głównym problemem związanym z używaniem większości tych materiałów jest to, że będą nadprzewodzić w kilku stopniach całkowitego zera. Oznacza to, że każda korzyść, jaką osiągniesz z braku oporu, prawie na pewno stracisz, włączając ochłodzenie ich w głównym miejscu.
Elektrownia, która pobiera energię elektryczną do twojego domu w dół, a następnie przewody nadprzewodzące, będzie genialnie hałasować. Dzięki temu oszczędza ogromne ilości wyczerpanej energii. Jeśli jednak chcesz schłodzić duże części i wszystkie przewody transmisyjne w instalacji do całkowitego zera, prawdopodobnie zmarnujesz więcej energii.
Właściwości nadprzewodnika
Materiały nadprzewodzące wykazują niesamowite właściwości, które są niezbędne dla obecnej technologii. Badania nad tymi właściwościami nadal trwają, aby rozpoznać i wykorzystać te właściwości w różnych dziedzinach, które są wymienione poniżej.
- Nieskończona przewodność / zerowy opór elektryczny
- Efekt Meissnera
- Temperatura przejścia / temperatura krytyczna
- Josephson Currents
- Krytyczny prąd
- Trwałe prądy
Nieskończona przewodność / zerowy opór elektryczny
W stanie nadprzewodnictwa materiał nadprzewodzący ilustruje zerowy opór elektryczny. Gdy materiał zostanie schłodzony w temperaturze przejścia, jego rezystancja zostanie nagle zmniejszona do zera. Na przykład Merkury wykazuje zerowy opór poniżej 4k.
Efekt Meissnera
Kiedy nadprzewodnik jest schładzany do temperatury krytycznej, nie pozwala na przejście przez niego pola magnetycznego. To zjawisko w nadprzewodnikach jest znane jako efekt Meissnera.
Temperatura przejścia
Ta temperatura jest również nazywana temperaturą krytyczną. Gdy krytyczna temperatura materiału nadprzewodzącego zmienia stan przewodzenia z normalnego na nadprzewodnikowy.
Josephson Current
Jeśli dwa nadprzewodniki zostaną podzielone za pomocą cienkiej warstwy materiału izolacyjnego, utworzy się złącze o niskiej rezystancji, aby znaleźć elektrony z parą miedzi. Może tunelować z jednej powierzchni skrzyżowania na drugą. Zatem prąd wynikający z przepływu par miedzi jest znany jako Prąd Josephsona.
Krytyczny prąd
Gdy prąd dostarczany przez a kierowca pod warunkiem nadprzewodnictwa można wówczas wytworzyć pole magnetyczne. Jeśli przepływ prądu wzrośnie powyżej określonej wartości, wówczas pole magnetyczne może zostać wzmocnione, co jest równoważne krytycznej wartości przewodnika, przy której powraca on do zwykłego stanu. Przepływ wartości prądu nazywany jest prądem krytycznym.
Trwałe prądy
Jeśli pierścień nadprzewodnika jest umieszczony w polu magnetycznym powyżej jego temperatury krytycznej, w chwili obecnej chłodzi pierścień nadprzewodnika poniżej jego temperatury krytycznej. Jeśli wyeliminujemy to pole, wówczas przepływ prądu może być indukowany w pierścieniu z powodu jego samoindukcji. Zgodnie z prawem Lenza, indukowany prąd przeciwstawia się zmianie strumienia przepływającego przez pierścień. Kiedy pierścień jest umieszczony w stanie nadprzewodzącym, wówczas przepływ prądu będzie indukowany, aby kontynuować przepływ prądu nazywany jest prądem trwałym. Prąd ten generuje strumień magnetyczny, który przepływa przez stały pierścień.
Różnica między półprzewodnikiem a nadprzewodnikiem
Różnicę między półprzewodnikiem a nadprzewodnikiem omówiono poniżej.
| Półprzewodnik | Nadprzewodnik |
| Oporność półprzewodnika jest skończona | Rezystywność nadprzewodnika wynosi zero oporności elektrycznej |
| W tym przypadku odpychanie elektronów prowadzi do skończonej rezystywności. | W tym przypadku przyciąganie elektronów prowadzi do utraty rezystywności |
| Nadprzewodniki nie wykazują idealnego diamagnetyzmu | Nadprzewodniki wykazują doskonały diamagnetyzm |
| Luka energetyczna nadprzewodnika jest rzędu kilku eV.
| Luka energetyczna nadprzewodników jest rzędu 10 ^ -4 eV. |
| Kwantyzacja strumienia w nadprzewodnikach wynosi 2e jednostki. | Jednostką nadprzewodnika jest np. |
Zastosowania Super Conductor
Zastosowania nadprzewodników obejmują:
- Są stosowane w generatorach, akceleratorach cząstek, transporcie, silniki elektryczne informatyka, medycyna, przesył mocy itp.
- Nadprzewodniki używane głównie do tworzenia silnych elektromagnesów w skanerach MRI. Więc to jest używane do dzielenia. Mogą być również używane do oddzielania materiałów magnetycznych i niemagnetycznych
- Ten przewodnik służy do przesyłania energii na duże odległości
- Używany w pamięci lub elementach pamięci.
FAQs
1). Dlaczego nadprzewodniki muszą być zimne?
Wymiana energii sprawi, że materiał będzie cieplejszy. Tak więc przez oziębienie półprzewodnika wymagana jest mniejsza ilość energii, aby w przybliżeniu wybić elektrony.
2). Czy złoto jest nadprzewodnikiem?
Najlepsze przewodniki w temperaturze pokojowej to złoto, miedź i srebro w ogóle nie zamieniają się w nadprzewodnictwo.
3). Czy możliwy jest nadprzewodnik o temperaturze pokojowej?
Nadprzewodnik w temperaturze pokojowej jest w stanie pokazać nadprzewodnictwo w temperaturach około 77 stopni Fahrenheita
4). Dlaczego w nadprzewodnikach nie ma oporu?
W nadprzewodniku opór elektryczny nieoczekiwanie spada do zera z powodu wibracji i wad atomów, które muszą powodować opór w materiale, podczas gdy elektrony przez niego przechodzą
5). Dlaczego nadprzewodnik jest idealnym diamagnesem?
Kiedy materiał nadprzewodzący jest utrzymywany w polu magnetycznym, wypycha strumień magnetyczny ze swojego ciała. Po schłodzeniu do temperatury krytycznej wykazuje idealny diamagnetyzm.
A zatem chodzi o przegląd nadprzewodnika. Nadprzewodnik może przewodzić prąd elektryczny, w przeciwnym razie bez oporu przenosi elektrony z jednego atomu na drugi. Oto pytanie do Ciebie, jakie są przykłady nadprzewodnika?
.
