Υπάρχουν δύο τύποι υλικών όπως μέταλλα, καθώς και μονωτές. Τα μέταλλα επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρονίων και φέρουν ηλεκτρικό φορτίο μαζί τους όπως ασήμι, χαλκό κ.λπ., ενώ οι μονωτές συγκρατούν ηλεκτρόνια και δεν επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρονίων όπως ξύλο, καουτσούκ κ.λπ. Τον 20ο αιώνα, αναπτύχθηκαν νέες εργαστηριακές μέθοδοι από φυσικοί να ψύξουν υλικά σε μηδενική θερμοκρασία. Άρχισε να διερευνά ορισμένα στοιχεία για να ξέρει πώς ηλεκτρική ενέργεια θα αλλάξει σε τέτοιες συνθήκες όπως ο μόλυβδος και ο υδράργυρος, καθώς αγωγούν ηλεκτρισμό κάτω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία χωρίς αντίσταση. Ανακάλυψαν την ίδια συμπεριφορά σε διάφορες ενώσεις όπως από κεραμικά έως νανοσωλήνες άνθρακα. Αυτό το άρθρο ασχολείται με μια επισκόπηση του υπεραγωγού.

Τι είναι ο υπεραγωγός;

Ορισμός: Ένα υλικό που μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό χωρίς αντίσταση είναι γνωστό ως υπεραγωγός. Στις περισσότερες περιπτώσεις, σε ορισμένα υλικά όπως ενώσεις, διαφορετικά τα μεταλλικά στοιχεία προσφέρουν κάποια αντοχή σε θερμοκρασία δωματίου, αν και προσφέρουν χαμηλή αντίσταση σε θερμοκρασία ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία του.

υπεραγωγός

Τα ηλεκτρόνια που ρέουν από άτομο σε άτομο συχνά γίνονται χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα υλικά μόλις επιτευχθεί η κρίσιμη θερμοκρασία, επομένως το υλικό μπορεί να ονομαστεί υπεραγώγιμο υλικό. Αυτά απασχολούνται σε πολλούς τομείς όπως η μαγνητική τομογραφία και η ιατρική επιστήμη. Τα περισσότερα από τα υλικά που διατίθενται στην αγορά δεν είναι υπεραγώγιμα. Επομένως, πρέπει να είναι σε κατάσταση πολύ χαμηλής ενέργειας για να μετατραπούν σε υπεραγωγό. Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη ενώσεων για να εξελιχθεί σε υπεραγώγιμο σε υψηλές θερμοκρασίες.

Τύποι υπεραγωγών

Οι υπεραγωγοί ταξινομούνται σε δύο τύπους, συγκεκριμένα τύπου-I & τύπου-II.

τύποι υπεραγωγών

Υπεραγωγός τύπου-I

Αυτό το είδος υπεραγωγού περιλαμβάνει βασικά αγώγιμα μέρη και χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά πεδία από ηλεκτρική καλωδίωση έως μικροτσίπ στον υπολογιστή. Αυτοί οι τύποι υπεραγωγών χάνουν την υπεραγωγιμότητα πολύ απλά όταν τοποθετούνται στο μαγνητικό πεδίο στο κρίσιμο μαγνητικό πεδίο (Hc). Μετά από αυτό, θα γίνει σαν αγωγός. Αυτοί οι τύποι ημιαγωγοί ονομάζονται επίσης ως μαλακοί υπεραγωγοί λόγω του λόγου απώλειας της υπεραγωγιμότητας. Αυτοί οι υπεραγωγοί υπακούουν πλήρως στο εφέ Meissner. ο παραδείγματα υπεραγωγών είναι ψευδάργυρος και αλουμίνιο.

Υπεραγωγός τύπου II

Αυτό το είδος υπεραγωγού θα χάσει την υπεραγωγιμότητα αργά αλλά όχι απλά καθώς είναι διατεταγμένο μέσα στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όταν παρατηρούμε τη γραφική αναπαράσταση μεταξύ μαγνητισμού έναντι μαγνητικού πεδίου, όταν ο δεύτερος τύπος ημιαγωγού τοποθετείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο, τότε θα χάσει αργά την υπεραγωγιμότητα.

“σκοπός της κάρτας sim ”

Αυτό το είδος ημιαγωγών θα αρχίσει να χάνει την υπεραγωγιμότητα στο λιγότερο σημαντικό μαγνητικό πεδίο και να μειώσει εντελώς την υπεραγωγιμότητα στο υψηλότερο κρίσιμο μαγνητικό πεδίο. Η συνθήκη μεταξύ του βραδύτερου κρίσιμου μαγνητικού πεδίου και του υψηλότερου κρίσιμου μαγνητικού πεδίου ονομάζεται ενδιάμεση κατάσταση, διαφορετικά κατάσταση δίνης.

Αυτός ο τύπος ημιαγωγού ονομάζεται επίσης σκληρός υπεραγωγός λόγω του λόγου που χάνουν την υπεραγωγιμότητα αργά αλλά όχι απλά. Αυτοί οι ημιαγωγοί θα υπακούουν στην επίδραση του Meissner αλλά όχι πλήρως. Τα καλύτερα παραδείγματα αυτών είναι τα NbN και Babi3. Αυτοί οι υπεραγωγοί ισχύουν για ισχυρούς μαγνήτες υπεραγωγών πεδίου.

Υλικά υπεραγωγιμότητας

Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλά υλικά διαθέσιμα όπου κάποια από αυτά θα υπεραγωγούν. Με εξαίρεση τον υδράργυρο, οι αρχικοί υπεραγωγοί είναι μέταλλα, ημιαγωγοί κ.λπ. Κάθε διαφορετικό υλικό θα μετατραπεί σε υπεραγωγό σε λίγο διαφορετική θερμοκρασία

Το κύριο πρόβλημα με τη χρήση των περισσότερων από αυτά τα υλικά είναι ότι θα υπεραγωγούν σε μερικούς βαθμούς πλήρους μηδέν. Αυτό σημαίνει οποιοδήποτε όφελος επιτυγχάνετε από την έλλειψη αντίστασης που σίγουρα χάνετε από το να συμπεριλάβετε την ψύξη τους στην κύρια θέση.

Ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που λαμβάνει ηλεκτρικό ρεύμα στο σπίτι σας προς τα κάτω και τότε τα καλώδια υπεραγωγιμότητας θα θορύβουν υπέροχα. Έτσι θα εξοικονομήσει τεράστιες ποσότητες εξαντλημένης ενέργειας. Ωστόσο, εάν θέλετε να ψύξετε τεράστια μέρη και όλα τα καλώδια μετάδοσης εντός της εγκατάστασης για να ολοκληρώσετε το μηδέν, πιθανώς θα σπαταλήσετε περισσότερη ενέργεια.

Ιδιότητες υπεραγωγού

Τα υπεραγώγιμα υλικά παρουσιάζουν μερικές εκπληκτικές ιδιότητες που είναι απαραίτητες για την τρέχουσα τεχνολογία. Η έρευνα για αυτές τις ιδιότητες συνεχίζει να αναγνωρίζει και να χρησιμοποιεί αυτές τις ιδιότητες σε διάφορα πεδία που παρατίθενται παρακάτω.

Άπειρη αγωγιμότητα / μηδενική ηλεκτρική αντίσταση
Εφέ Meissner
Θερμοκρασία μετάβασης / κρίσιμη θερμοκρασία
Ρεύματα Josephson
Κρίσιμο ρεύμα
Μόνιμα ρεύματα

Άπειρη αγωγιμότητα / μηδενική ηλεκτρική αντίσταση

Στην υπεραγωγική κατάσταση, το υπεραγώγιμο υλικό απεικονίζει την μηδενική ηλεκτρική αντίσταση. Όταν το υλικό ψύχεται υπό τη θερμοκρασία μετάβασης, τότε η αντίστασή του θα μειωθεί στο μηδέν ξαφνικά. Για παράδειγμα, ο Ερμής δείχνει μηδενική αντίσταση κάτω από 4k.

Εφέ Meissner

Όταν ένας υπεραγωγός ψύχεται κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία, τότε δεν επιτρέπει στο μαγνητικό πεδίο να περάσει μέσα σε αυτό. Αυτή η εμφάνιση στους υπεραγωγούς είναι γνωστή ως το φαινόμενο Meissner.

Θερμοκρασία μετάβασης

Αυτή η θερμοκρασία είναι επίσης γνωστή ως κρίσιμη θερμοκρασία. Όταν η κρίσιμη θερμοκρασία ενός υπεραγωγού υλικού αλλάζει την κατάσταση αγωγής από την κανονική σε υπεραγωγική.

Τζόζεφσον Τρέχουσα

Εάν οι δύο υπεραγωγοί χωρίζονται με τη βοήθεια λεπτής μεμβράνης σε μονωτικό υλικό, τότε σχηματίζει μια ένωση χαμηλής αντίστασης για να βρεθούν τα ηλεκτρόνια με ζεύγος χαλκού. Μπορεί να σηράγγει από τη μία επιφάνεια της διασταύρωσης στην άλλη επιφάνεια. Έτσι, το ρεύμα λόγω της ροής των ζευγών Cooper είναι γνωστό ως Josephson Current.

Κρίσιμο ρεύμα

Όταν το ρεύμα παρέχεται μέσω ενός οδηγός κάτω από την κατάσταση της υπεραγωγιμότητας, τότε μπορεί να αναπτυχθεί ένα μαγνητικό πεδίο. Εάν η ροή ρεύματος αυξάνεται πέρα από ένα ορισμένο ρυθμό, τότε το μαγνητικό πεδίο μπορεί να ενισχυθεί, το οποίο ισοδυναμεί με την κρίσιμη τιμή του αγωγού στον οποίο αυτό επιστρέφει στη συνήθη του κατάσταση. Η ροή της τρέχουσας τιμής είναι γνωστή ως το κρίσιμο ρεύμα.

Μόνιμα ρεύματα

Εάν ένας δακτύλιος υπεραγωγών είναι τοποθετημένος σε μαγνητικό πεδίο πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία του, προς το παρόν ψύξτε τον δακτύλιο υπεραγωγού κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία του. Εάν εξαλείψουμε αυτό το πεδίο, τότε η ροή του ρεύματος μπορεί να προκληθεί μέσα στον δακτύλιο λόγω της αυτεπαγωγής του. Από το νόμο του Lenz, το επαγόμενο ρεύμα αντιτίθεται στη μεταβολή της ροής που ρέει μέσω του δακτυλίου. Όταν ο δακτύλιος τοποθετηθεί σε υπεραγωγική κατάσταση, τότε η ροή του ρεύματος θα προκληθεί για να συνεχιστεί η ροή του ρεύματος ονομάζεται ως το συνεχές ρεύμα. Αυτό το ρεύμα δημιουργεί μια μαγνητική ροή για να κάνει τη ροή να ρέει σε όλο τον σταθερό δακτύλιο.

“κύκλωμα γεννήτρια ημιτονοειδούς μεταβλητής συχνότητας ”

Διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού

Η διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού συζητείται παρακάτω.

Ημιαγωγός	Υπεραγωγός
Η αντίσταση του ημιαγωγού είναι πεπερασμένη	Η αντίσταση ενός υπεραγωγού είναι μηδενική ηλεκτρική αντίσταση
Σε αυτό, η απώθηση ηλεκτρονίων οδηγεί σε πεπερασμένη αντίσταση.	Σε αυτό, η έλξη ηλεκτρονίων οδηγεί στην απώλεια αντίστασης
Οι υπεραγωγοί δεν δείχνουν τέλειο διαμαγνητισμό	Οι υπεραγωγοί δείχνουν τέλειο διαμαγνητισμό
Το ενεργειακό κενό ενός υπεραγωγού είναι η τάξη μερικών eV.	Το ενεργειακό κενό των υπεραγωγών είναι της τάξης των 10 ^ -4 eV.
Ο ποσοτικός προσδιορισμός ροής σε υπεραγωγούς είναι 2e μονάδες.	Η μονάδα ενός υπεραγωγού είναι e.

Εφαρμογές του Super Conductor

Οι εφαρμογές των υπεραγωγών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Αυτά χρησιμοποιούνται σε γεννήτριες, επιταχυντές σωματιδίων, μεταφορά, ηλεκτρικοί κινητήρες , υπολογιστική, ιατρική, μετάδοση ισχύος , και τα λοιπά.
Οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται κυρίως για τη δημιουργία ισχυρών ηλεκτρομαγνητών σε σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας. Έτσι χρησιμοποιούνται για να χωρίσουν. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για το διαχωρισμό μαγνητικών και μη μαγνητικών υλικών
Αυτός ο αγωγός χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ισχύος για μεγάλες αποστάσεις
Χρησιμοποιείται σε στοιχεία μνήμης ή αποθήκευσης.

Συχνές ερωτήσεις

1). Γιατί οι υπεραγωγοί πρέπει να είναι κρύοι;

Η ανταλλαγή ενέργειας θα κάνει το υλικό πιο ζεστό. Έτσι, κάνοντας τον ημιαγωγό κρύο, απαιτείται μικρότερη ποσότητα ενέργειας για να χτυπήσετε τα ηλεκτρόνια περίπου.

2). Είναι ο χρυσός υπεραγωγός;

Οι καλύτεροι αγωγοί σε θερμοκρασία δωματίου είναι ο χρυσός, ο χαλκός και το ασήμι δεν μετατρέπονται καθόλου σε υπεραγωγούς.

3). Είναι δυνατός ο υπεραγωγός θερμοκρασίας δωματίου;

Ένας υπεραγωγός σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να δείξει υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασίες περίπου 77 βαθμούς Φαρενάιτ

“παραδείγματα συστήματος ελέγχου κλειστού βρόχου ”

4). Γιατί δεν υπάρχει αντίσταση στους υπεραγωγούς;

Σε έναν υπεραγωγό, το ηλεκτρική αντίσταση απροσδόκητα πέφτει στο μηδέν λόγω των δονήσεων και των ελαττωμάτων των ατόμων πρέπει να προκαλέσει αντίσταση μέσα στο υλικό ενώ τα ηλεκτρόνια διέρχονται από αυτό

5). Γιατί ο υπεραγωγός είναι μια τέλεια Diamagnet;

Όταν το υπεραγώγιμο υλικό διατηρείται εντός μαγνητικού πεδίου, τότε βγάζει τη μαγνητική ροή από το σώμα του. Όταν ψύχεται κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία τότε δείχνει τον ιδανικό διαμαγνητισμό.

Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του υπεραγωγού. Ένας υπεραγωγός μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό διαφορετικά να μεταφέρει ηλεκτρόνια από ένα άτομο σε άλλο χωρίς αντίσταση. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα παραδείγματα ενός υπεραγωγού;
.