Yra dviejų tipų medžiagos, tokios kaip metalai, taip pat izoliatoriai. Metalai leidžia elektronams tekėti ir neša elektrinį krūvį, pavyzdžiui, sidabrą, varį ir kt., Tuo tarpu izoliatoriai laiko elektronus ir jie neleis tekėti elektronams, tokiems kaip mediena, guma ir kt. XX amžiuje naujus laboratorinius metodus sukūrė fizikai atvėsinti medžiagas iki nulio temperatūros. Jis pradėjo tirti kai kuriuos elementus, kad sužinotų, kaip elektros bus keičiami tokiomis sąlygomis kaip švinas ir gyvsidabris, nes jie praleidžia elektrą esant tam tikrai temperatūrai be pasipriešinimo. Jie atrado tą patį elgesį keliuose junginiuose, pavyzdžiui, nuo keramikos iki anglies nanovamzdelių. Šiame straipsnyje aptariama superlaidininko apžvalga.
Kas yra superlaidininkas?
Apibrėžimas: Medžiaga, galinti praleisti elektrą be pasipriešinimo, vadinama superlaidininku. Daugeliu atvejų kai kurios medžiagos, pvz., Junginiai, kitaip metaliniai elementai kambario temperatūroje pasižymi tam tikru atsparumu, nors jie pasižymi mažu atsparumu esant tam tikrai medžiagai. temperatūra vadinama jos kritine temperatūra.
superlaidininkas
Elektronai, tekantys iš atomo į atomą, dažnai atliekami naudojant tam tikras medžiagas, pasiekus kritinę temperatūrą, todėl medžiaga gali būti vadinama superlaidžiąja medžiaga. Jie dirba daugybėje sričių, tokių kaip magnetinio rezonanso vaizdavimas ir medicinos mokslas. Dauguma rinkoje esančių medžiagų nėra superlaidžios. Taigi jie turi būti labai mažai energijos turintys, kad virstų superlaidžiais. Dabartiniai tyrimai yra skirti junginių kūrimui, kad esant aukštai temperatūrai jie taptų superlaidūs.
Superlaidininkų tipai
Superlaidininkai skirstomi į du tipus, būtent I ir II tipus.
superlaidininkų tipai
I tipo superlaidininkas
Šis superlaidininkas turi pagrindines laidžiąsias dalis ir yra naudojamas įvairiose srityse, pradedant elektros laidais, baigiant mikroschemomis kompiuteryje. Šio tipo superlaidininkai superlaidumą praranda labai paprastai, kai jis padedamas magnetiniame lauke ties kritiniu magnetiniu lauku (Hc). Po to jis taps tarsi dirigentu. Šios rūšys puslaidininkiai dėl superlaidumo praradimo taip pat yra įvardijami kaip minkštieji superlaidininkai. Šie superlaidininkai visiškai paklūsta Meissnerio efektui. The superlaidininkų pavyzdžių yra cinkas ir aliuminis.
II tipo superlaidininkas
Tokio tipo superlaidininkai superlaidumą praranda lėtai, bet ne paprasčiausiai, nes yra išdėstyti išoriniame magnetiniame lauke. Kai stebime grafinį vaizdą tarp įmagnetinimo ir magnetinio lauko, kai antrojo tipo puslaidininkis yra magnetiniame lauke, jis lėtai praranda savo superlaidumą.
Tokie puslaidininkiai pradės prarasti superlaidumą mažiau reikšmingame magnetiniame lauke ir visiškai sumažins superlaidumą aukštesniame kritiniame magnetiniame lauke. Sąlyga tarp mažesnio kritinio magnetinio lauko ir didesnio kritinio magnetinio lauko vadinama tarpine būsena, kitaip sūkurine būsena.
Šis puslaidininkių tipas taip pat vadinamas kietaisiais superlaidininkais dėl to, kad jie superlaidumą praranda lėtai, bet ne paprasčiausiai. Šie puslaidininkiai paklus Meissnerio poveikiui, bet ne visiškai. Geriausi jų pavyzdžiai yra „NbN“ ir „Babi3“. Šie superlaidininkai gali būti naudojami stipraus lauko superlaidumo magnetams.
Superlaidumo medžiagos
Mes žinome, kad yra daugybė medžiagų, kuriose kai kurios iš jų bus superlaidžios. Išskyrus gyvsidabrį, originalūs superlaidininkai yra metalai, puslaidininkiai ir tt Kiekviena skirtinga medžiaga pavirs superlaidininku esant šiek tiek skirtingai temperatūrai
Pagrindinė problema naudojant daugumą šių medžiagų yra ta, kad jos superlaidžios keliais laipsniais visiško nulio. Tai reiškia bet kokią naudą, kurią jūs gaunate iš pasipriešinimo stokos, kurią beveik neabejotinai prarandate įtraukdami jas į pagrindinę vietą.
Elektrinė, kuri į jūsų namus gauna elektros energiją žemyn, tada superlaidūs laidai, puikiai triukšmaus. Taigi tai sutaupys milžinišką išeikvotos energijos kiekį. Tačiau, jei norite atvėsinti didžiules dalis ir visus perdavimo laidus gamykloje, kad būtų visiškai nulis, tikriausiai sugaišite daugiau energijos.
Superlaidininko savybės
Superlaidžios medžiagos pasižymi nuostabiomis savybėmis, kurios yra būtinos dabartinėms technologijoms. Šių savybių tyrimai vis dar vyksta, siekiant atpažinti ir panaudoti šias savybes įvairiose žemiau išvardytose srityse.
- Begalinis laidumas / nulinė elektrinė varža
- Meissnerio efektas
- Pereinamoji temperatūra / kritinė temperatūra
- Džozefsono srovės
- Kritinė srovė
- Nuolatinės srovės
Begalinis laidumas / nulinė elektrinė varža
Superlaidumo sąlygomis superlaidumo medžiaga parodo nulinę elektrinę varžą. Kai medžiaga atvėsinama perėjimo temperatūroje, jos atsparumas staiga sumažės iki nulio. Pvz., Merkurijus rodo, kad pasipriešinimas yra mažesnis nei 4 k.
Meissnerio efektas
Kai superlaidininkas atvėsinamas esant kritinei temperatūrai, jis neleidžia jame praeiti magnetiniam laukui. Šis įvykis superlaidininkuose yra žinomas kaip Meissnerio efektas.
Pereinamoji temperatūra
Ši temperatūra taip pat žinoma kaip kritinė temperatūra. Kai kritinė superlaidžios medžiagos temperatūra keičia laidžiąją būseną iš normalios į superlaidžiąją.
Džozefsono srovė
Jei du superlaidininkai yra padalinti plonos plėvelės pagalba izoliacinėje medžiagoje, tai sudaro mažo pasipriešinimo sandūrą, kad rastų elektronus su vario pora. Jis gali tuneliu judėti nuo vieno sankryžos paviršiaus iki kito paviršiaus. Taigi srovė dėl kooperatorių porų srauto yra žinoma kaip Džozefsono srovė.
Kritinė srovė
Kai srovė tiekiama per a vairuotojas esant superlaidumo sąlygai, tada gali susidaryti magnetinis laukas. Jei srovės srautas padidėja viršijant tam tikrą greitį, magnetinis laukas gali būti sustiprintas, kuris yra lygiavertis kritinei laidininko vertei, kuriai esant grįžta į įprastą būseną. Srovės srautas yra žinomas kaip kritinė srovė.
Nuolatinės srovės
Jei superlaidininko žiedas yra išdėstytas magnetiniame lauke, viršijančiame jo kritinę temperatūrą, šiuo metu superlaidininko žiedą atvėsinkite esant kritinei temperatūrai. Jei pašalinsime šį lauką, srovės srautas gali būti sukeltas žiede dėl jo induktyvumo. Remiantis Lenzo įstatymu, sukelta srovė priešinasi srauto, kuris teka per žiedą, pokyčiams. Kai žiedas yra superlaidžioje būsenoje, tada srovės srautas bus skatinamas tęsti srovės srautą, kuris vadinamas nuolatine srove. Ši srovė sukuria magnetinį srautą, kad srautas tekėtų per pastovų žiedą.
Puslaidininkio ir superlaidininko skirtumas
Skirtumas tarp puslaidininkio ir superlaidininko aptariamas toliau.
| Puslaidininkis | Superlaidininkas |
| Puslaidininkio varža yra ribota | Superlaidininko varža yra lygi elektrinei varžai |
| Tuo elektronų atstūmimas lemia ribotą varžą. | Tuo elektronų pritraukimas lemia atsparumo praradimą |
| Superlaidininkai nerodo tobulo diamagnetizmo | Superlaidininkai rodo tobulą diamagnetizmą |
| Superlaidininko energijos spraga yra kelių eV eilės.
| Superlaidininkų energijos tarpas yra 10 ^ -4 eV. |
| Srauto kvantavimas superlaidininkuose yra 2e vienetai. | Superlaidininko vienetas yra e. |
„Super Conductor“ programos
Superlaidininkų taikymas apima:
- Jie naudojami generatoriuose, dalelių greitintuvuose, transportavime, elektros varikliai , kompiuterija, medicina, energijos perdavimas ir kt.
- Superlaidininkai daugiausia naudojami kuriant galingus elektromagnetus MRT skaitytuvuose. Taigi jie naudojami skirstyti. Jie taip pat gali būti naudojami magnetinėms ir nemagnetinėms medžiagoms atskirti
- Šis laidininkas naudojamas perduoti energiją dideliems atstumams
- Naudojamas atminties ar atminties elementuose.
DUK
1). Kodėl superlaidininkai turi būti šalti?
Energijos mainai padarys medžiagą karštesnę. Taigi, šalinant puslaidininkį, reikia mažesnio energijos kiekio, norint apytiksliai išjudinti elektronus.
2). Ar auksas yra superlaidininkas?
Geriausi laidininkai kambario temperatūroje yra auksas, varis ir sidabras visiškai netampa superlaidūs.
3). Ar galima kambario temperatūros superlaidininkas?
Kambario temperatūros superlaidininkas gali parodyti superlaidumas esant maždaug 77 laipsnių Farenheito temperatūrai
4). Kodėl superlaidininkuose nėra atsparumo?
Superlaidininke elektrinė varža netikėtai nukrenta iki nulio dėl atomų vibracijos ir trūkumų turi sukelti medžiagos pasipriešinimą, tuo tarpu elektronai juda per ją
5). Kodėl superlaidininkas yra tobulas „Diamagnet“?
Kai superlaidžioji medžiaga laikoma magnetiniame lauke, ji išstumia magnetinį srautą iš savo kūno. Kai jis atvėsinamas esant kritinei temperatūrai, jis rodo idealų diamagnetizmą.
Taigi visa tai yra superlaidininko apžvalga. Superlaidininkas gali praleisti elektrą, kitaip perduodamas elektronus iš vieno atomo į kitą be pasipriešinimo. Štai jums klausimas, kokie yra superlaidininko pavyzdžiai?
.
