Kas ir supravadītājs: veidi, materiāli un īpašības

Ir divu veidu materiāli, piemēram, metāli, kā arī izolatori. Metāli pieļauj elektronu plūsmu un pārnēsā elektrisko lādiņu, piemēram, sudrabu, varu uc, turpretī izolatori notur elektronus, un tie nepieļaus tādu elektronu plūsmu kā koks, gumija utt. 20. gadsimtā jaunas laboratorijas metodes izstrādāja fiziķi, lai atdzesētu materiālus līdz nullei. Viņš sāka izmeklēt dažus elementus, lai uzzinātu, kā elektrība tiks mainīti tādos apstākļos kā svins un dzīvsudrabs, jo tie strāvu vada noteiktā temperatūrā bez pretestības. Viņi ir atklājuši tādu pašu izturēšanos vairākos savienojumos, piemēram, no keramikas līdz oglekļa nanocaurulītēm. Šajā rakstā ir apskatīts supravadītāja pārskats.

Kas ir supravadītājs?

Definīcija: Materiāls, kas var vadīt elektrību bez pretestības, ir pazīstams kā supravadītājs. Vairumā gadījumu dažos materiālos, piemēram, savienojumos, citādi metāla elementi istabas temperatūrā piedāvā zināmu izturību, lai gan tie piedāvā zemu pretestību temperatūra sauc par tās kritisko temperatūru.

supravadītājs

Elektroni, kas plūst no atoma uz atomu, bieži tiek veikti, izmantojot noteiktus materiālus, tiklīdz tie sasniedz kritisko temperatūru, tāpēc materiālu var saukt par supravadošu materiālu. Tie tiek izmantoti daudzās jomās, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošana un medicīnas zinātne. Lielākā daļa tirgū pieejamo materiālu nav supravadoši. Tāpēc viņiem jābūt ļoti zemas enerģijas stāvoklī, lai pārvērstos par supravadošiem. Pašreizējie pētījumi ir vērsti uz savienojumu izstrādi, lai augstā temperatūrā pārvērstos par supravadītspēju.

Supravadītāju veidi

Supravadītāji tiek klasificēti divos veidos, proti, I un II tips.

supravadītāju veidi

I tipa supravadītājs

Šāda veida supravadītājā ietilpst galvenās vadošās daļas, un tās tiek izmantotas dažādās jomās, sākot no elektrības kabeļiem līdz mikroshēmām datorā. Šāda veida supravadītāji zaudē supravadītspēju ļoti vienkārši, kad to ievieto magnētiskajā laukā pie kritiskā magnētiskā lauka (Hc). Pēc tam tas kļūs kā diriģents. Šāda veida pusvadītāji tiek saukti arī par mīkstiem supravadītājiem supravadītspējas zuduma dēļ. Šie supravadītāji pilnībā pakļaujas Meisnera efektam. The supravadītāju piemēri ir cinks un alumīnijs.

II tipa supravadītājs

Šāda veida supravadītājs zaudēs savu supravadītspēju lēnām, bet ne vienkārši, kā tas ir izvietots ārējā magnētiskajā laukā. Kad mēs novērojam grafisko attēlojumu starp magnetizāciju un magnētisko lauku, kad otrā tipa pusvadītājs tiek ievietots magnētiskajā laukā, tas lēnām zaudēs supravadītspēju.

Šāda veida pusvadītāji sāks zaudēt supravadītspēju mazāk nozīmīgajā magnētiskajā laukā un pilnībā pazeminās supravadītspēju pie augstākā kritiskā magnētiskā lauka. Nosacījumu starp mazāku kritisko magnētisko lauku un augstāku kritisko magnētisko lauku sauc par starpstāvokli, citādi virpuļojošu.

Šāda veida pusvadītājus sauc arī par cietajiem supravadītājiem tāpēc, ka viņi lēnām, bet ne vienkārši zaudē savu supravadītspēju. Šie pusvadītāji paklausīs Meisnera ietekmei, bet ne pilnībā. Labākie to piemēri ir NbN un Babi3. Šie supravadītāji ir piemēroti spēcīga lauka supravadītājiem.

Supravadītspējas materiāli

Mēs zinām, ka ir pieejams daudz materiālu, kur daži no tiem veiks supravadīšanu. Izņemot dzīvsudrabu, oriģinālie supravadītāji ir metāli, pusvadītāji utt. Katrs cits materiāls kļūs par supravadītāju nedaudz atšķirīgā temperatūrā

Galvenā problēma, izmantojot lielāko daļu šo materiālu, ir tā, ka tie supravadīs dažos pilnīgas nulles grādos. Tas nozīmē jebkuru labumu, ko jūs gūstat no pretošanās trūkuma, kuru jūs gandrīz noteikti zaudējat, iekļaujot to atdzišanu galvenajā vietā.

Elektrostacija, kas elektrību jūsu mājām iegūst lejup, pēc tam supravadītājvados, izcili troksnis. Tātad tas ietaupīs milzīgu daudzumu iztukšotās enerģijas. Tomēr, ja vēlaties atdzesēt milzīgas detaļas un visus pārraides vadus rūpnīcā, lai pilnībā nulle, iespējams, jūs tērēsiet vairāk enerģijas.

Supravadītāja īpašības

Supravadošajiem materiāliem piemīt dažas pārsteidzošas īpašības, kas ir būtiskas pašreizējai tehnoloģijai. Šo īpašību izpēte joprojām turpinās, lai atpazītu un izmantotu šīs īpašības dažādās zemāk uzskaitītajās jomās.

• Bezgalīga vadītspēja / nulle elektriskā pretestība
• Meisnera efekts
• Pārejas temperatūra / kritiskā temperatūra
• Džozefsona straumes
• Kritiskā strāva
• Noturīgas straumes

Bezgalīga vadītspēja / nulle elektriskā pretestība

Supravadīšanas stāvoklī supravadīts materiāls parāda nulles elektrisko pretestību. Kad materiāls tiek atdzisis zem tā pārejas temperatūras, tā pretestība pēkšņi samazināsies līdz nullei. Piemēram, dzīvsudrabs uzrāda nulles pretestību zem 4k.

Meisnera efekts

Kad supravadītāju atdzesē kritiskajā temperatūrā, tas neļauj tajā iziet magnētiskajam laukam. Šis gadījums supravadītājos ir pazīstams kā Meisnera efekts.

Pārejas temperatūra

Šī temperatūra ir pazīstama arī kā kritiskā temperatūra. Kad supravadoša materiāla kritiskā temperatūra maina vadošo stāvokli no normāla uz supravadošu.

Džozefsona strāva

Ja abus supravadītājus sadala ar plānās plēves palīdzību izolācijas materiālā, tad tas veido mazas pretestības krustojumu, lai atrastu elektronus ar vara pāri. Tas var tunelēt no vienas krustojuma virsmas uz otru virsmu. Tātad strāva kooperatoru pāru plūsmas dēļ ir pazīstama kā Džozefsona strāva.

Kritiskā strāva

Kad strāva tiek piegādāta caur a šoferis supravadīšanas apstākļos var izveidot magnētisko lauku. Ja strāvas plūsma palielinās virs noteikta ātruma, magnētisko lauku var pastiprināt, kas ir vienāds ar vadītāja kritisko vērtību, pie kuras tas atgriežas parastajā stāvoklī. Pašreizējās vērtības plūsma ir pazīstama kā kritiskā strāva.

Noturīgas straumes

Ja supravadītāja gredzens ir izvietots magnētiskajā laukā virs tā kritiskās temperatūras, šobrīd supravadītāja gredzenu atdzesē zem tā kritiskās temperatūras. Ja mēs izslēdzam šo lauku, tad strāvas plūsmu var izraisīt gredzenā tā induktivitātes dēļ. Saskaņā ar Lenca likumu ierosinātā strāva iebilst pret izmaiņām plūsmā, kas plūst caur gredzenu. Kad gredzens ir novietots supravadošā stāvoklī, strāvas plūsma tiks ierosināta turpināt strāvas plūsmu, kas tiek nosaukta par pastāvīgo strāvu. Šī strāva ģenerē magnētisko plūsmu, lai plūsma plūst pa nemainīgo gredzenu.

Atšķirība starp pusvadītāju un supravadītāju

Atšķirība starp pusvadītāju un supravadītāju tiek apspriesta turpmāk.

Supervadītāja pielietojumi

Supravadītāju pielietojums ietver sekojošo.

• Tos izmanto ģeneratoros, daļiņu paātrinātājos, transportā, elektromotori , skaitļošanas, medicīnas, enerģijas pārvade utt.
• Supravadītāji galvenokārt izmantoti jaudīgu elektromagnētu radīšanai MRI skeneros. Tātad tos izmanto sadalīšanai. Tos var izmantot arī magnētisko un nemagnētisko materiālu atdalīšanai
• Šo vadītāju izmanto jaudas pārraidīšanai lielos attālumos
• Izmanto atmiņā vai atmiņas elementos.

Bieži uzdotie jautājumi

1). Kāpēc supravadītājiem jābūt aukstiem?

Enerģijas apmaiņa padarīs materiālu karstāku. Tātad, pusvadītāju padarot aukstu, ir nepieciešams mazāks enerģijas daudzums, lai aptuveni nokautu elektronus.

2). Vai zelts ir supravadītājs?

Labākie vadītāji istabas temperatūrā ir zelts, varš un sudrabs nemaz nepārvēršas par supravadītājiem.

3). Vai istabas temperatūras supravadītājs ir iespējams?

Supercuktors istabas temperatūrā spēj parādīt supravadītspēja temperatūrā ap 77 grādiem pēc Fārenheita

4). Kāpēc supravadītājos nav pretestības?

Supravadītājā elektriskā pretestība negaidīti nokrīt līdz nullei atomu vibrāciju un trūkumu dēļ, materiālā jāizraisa pretestība, kamēr elektroni pārvietojas pa to

5). Kāpēc supravadītājs ir ideāls Diamagnet?

Ja supravadīts materiāls tiek turēts magnētiskajā laukā, tas izstumj no ķermeņa magnētisko plūsmu. Atdzesējot zem kritiskās temperatūras, tas parāda ideālu diamagnetismu.

Tādējādi tas viss attiecas uz supravadītāja pārskatu. Supravadītājs var vadīt elektrību, citādi bez pretestības pārnest elektronus no viena atoma uz otru. Šeit ir jautājums jums, kādi ir supravadītāja piemēri?
.