Es gibt zwei Arten von Materialien wie Metalle und Isolatoren. Metalle ermöglichen den Elektronenfluss und tragen elektrische Ladung wie Silber, Kupfer usw. mit sich, während Isolatoren Elektronen halten und den Elektronenfluss wie Holz, Gummi usw. nicht zulassen. Im 20. Jahrhundert wurden neue Labormethoden von entwickelt Physiker kühlen Materialien auf Null Temperatur ab. Er begann einige Elemente zu untersuchen, um zu wissen, wie die Elektrizität werden unter Bedingungen wie Blei und Quecksilber verändert, da sie Elektrizität unter einer bestimmten Temperatur ohne Widerstand leiten. Sie haben das gleiche Verhalten in mehreren Verbindungen entdeckt, wie von Keramik bis zu Kohlenstoffnanoröhren. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über den Supraleiter.
Was ist Supraleiter?
Definition: Ein Material, das Elektrizität ohne Widerstand leiten kann, ist als Supraleiter bekannt. In den meisten Fällen bieten in einigen Materialien wie Verbindungen ansonsten metallische Elemente bei Raumtemperatur einen gewissen Widerstand, obwohl sie bei a einen geringen Widerstand bieten Temperatur wird seine kritische Temperatur genannt.
Supraleiter
Der Elektronenfluss von Atom zu Atom erfolgt häufig unter Verwendung bestimmter Materialien, sobald die kritische Temperatur erreicht ist. Daher kann das Material als supraleitendes Material bezeichnet werden. Diese werden in zahlreichen Bereichen wie Magnetresonanztomographie und Medizin eingesetzt. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Materialien sind nicht supraleitend. Sie müssen sich also in einem Zustand mit sehr niedriger Energie befinden, um supraleitend zu werden. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Verbindungen, die sich bei hohen Temperaturen zu supraleitenden Verbindungen entwickeln.
Arten von Supraleitern
Supraleiter werden in zwei Typen eingeteilt, nämlich Typ I und Typ II.
Arten von Supraleitern
Typ I Supraleiter
Diese Art von Supraleiter umfasst grundlegende leitende Teile, die in verschiedenen Bereichen von der elektrischen Verkabelung bis zu Mikrochips am Computer verwendet werden. Diese Arten von Supraleitern verlieren sehr einfach ihre Supraleitung, wenn sie im Magnetfeld am kritischen Magnetfeld (Hc) platziert werden. Danach wird es wie ein Dirigent. Diese Arten von Halbleiter werden aufgrund des Verlustes der Supraleitung auch als weiche Supraleiter bezeichnet. Diese Supraleiter gehorchen dem Meissner-Effekt vollständig. Das Beispiele für Supraleiter sind Zink und Aluminium.
Typ II Supraleiter
Diese Art von Supraleiter verliert langsam, aber nicht einfach ihre Supraleitung, da sie innerhalb des äußeren Magnetfelds angeordnet ist. Wenn wir die grafische Darstellung zwischen Magnetisierung und Magnetfeld beobachten und der Halbleiter des zweiten Typs in einem Magnetfeld platziert wird, verliert er langsam seine Supraleitung.
Diese Art von Halbleitern verliert ihre Supraleitung im weniger signifikanten Magnetfeld und lässt ihre Supraleitung im höheren kritischen Magnetfeld vollständig fallen. Der Zustand zwischen dem leichteren kritischen Magnetfeld und dem höheren kritischen Magnetfeld wird als Zwischenzustand bezeichnet, ansonsten als Wirbelzustand.
Dieser Halbleitertyp wird auch als harte Supraleiter bezeichnet, da sie ihre Supraleitung langsam, aber nicht einfach verlieren. Diese Halbleiter werden der Wirkung von Meissner gehorchen, aber nicht vollständig. Die besten Beispiele hierfür sind NbN und Babi3. Diese Supraleiter sind für stark leitende supraleitende Magnete anwendbar.
Supraleitungsmaterialien
Wir wissen, dass es viele Materialien gibt, bei denen einige supraleitend sind. Mit Ausnahme von Quecksilber sind die ursprünglichen Supraleiter Metalle, Halbleiter usw. Jedes unterschiedliche Material wird bei einer etwas unterschiedlichen Temperatur zu einem Supraleiter
Das Hauptproblem bei der Verwendung der meisten dieser Materialien besteht darin, dass sie in einigen Grad der vollständigen Null supraleitend sind. Dies bedeutet, dass jeder Nutzen, den Sie aus dem Mangel an Widerstand ziehen, den Sie mit ziemlicher Sicherheit verlieren, wenn Sie ihn an der primären Stelle abkühlen.
Das Kraftwerk, das Strom nach unten und dann nach supraleitenden Drähten zu Ihnen nach Hause bringt, wird brillant rauschen. So werden enorme Mengen an verbrauchter Energie eingespart. Wenn Sie jedoch große Teile und alle Übertragungskabel in der Anlage auf Null kühlen möchten, verschwenden Sie wahrscheinlich mehr Energie.
Eigenschaften des Supraleiters
Die supraleitenden Materialien zeigen einige erstaunliche Eigenschaften, die für die aktuelle Technologie wesentlich sind. Die Forschung zu diesen Eigenschaften wird diese Eigenschaften noch in verschiedenen Bereichen erkennen und nutzen, die unten aufgeführt sind.
- Unendliche Leitfähigkeit / Null elektrischer Widerstand
- Meißner-Effekt
- Übergangstemperatur / kritische Temperatur
- Josephson Currents
- Kritischer Strom
- Anhaltende Strömungen
Unendliche Leitfähigkeit / Null elektrischer Widerstand
Im supraleitenden Zustand zeigt das supraleitende Material den elektrischen Widerstand Null. Wenn das Material unter seine Übergangstemperatur abgekühlt wird, wird sein Widerstand plötzlich auf Null reduziert. Zum Beispiel zeigt Quecksilber einen Widerstand von Null unter 4k.
Meißner-Effekt
Wenn ein Supraleiter unter die kritische Temperatur abgekühlt wird, lässt er das Magnetfeld nicht durch. Dieses Auftreten in Supraleitern ist als Meissner-Effekt bekannt.
Übergangstemperatur
Diese Temperatur wird auch als kritische Temperatur bezeichnet. Wenn sich die kritische Temperatur eines supraleitenden Materials ändert, ändert sich der leitende Zustand von normal zu supraleitend.
Josephson Current
Wenn die beiden Supraleiter mit Hilfe eines Dünnfilms in Isoliermaterial geteilt werden, bildet sich ein Übergang mit geringem Widerstand, um die Elektronen mit Kupferpaar zu finden. Es kann von einer Oberfläche der Verbindungsstelle zur anderen Oberfläche tunneln. Der Strom aufgrund des Flusses von Kupferpaaren ist daher als Josephson-Strom bekannt.
Kritischer Strom
Wenn der durch a Treiber Unter der Bedingung der Supraleitung kann dann ein Magnetfeld entwickelt werden. Wenn der Stromfluss über eine bestimmte Geschwindigkeit hinaus ansteigt, kann das Magnetfeld verstärkt werden, was dem kritischen Wert des Leiters entspricht, bei dem dieser in seinen normalen Zustand zurückkehrt. Der Stromflusswert wird als kritischer Strom bezeichnet.
Anhaltende Strömungen
Wenn ein Supraleiterring in einem Magnetfeld oberhalb seiner kritischen Temperatur angeordnet ist, kühle der Supraleiterring gegenwärtig unter seiner kritischen Temperatur ab. Wenn wir dieses Feld eliminieren, kann der Stromfluss aufgrund seiner Selbstinduktivität innerhalb des Rings induziert werden. Nach dem Lenzschen Gesetz wirkt der induzierte Strom der Änderung des Flusses entgegen, der durch den Ring fließt. Wenn der Ring in einen supraleitenden Zustand versetzt wird, wird der Stromfluss induziert, um den Stromfluss fortzusetzen. Dies wird als Dauerstrom bezeichnet. Dieser Strom erzeugt einen magnetischen Fluss, damit der Fluss durch den konstanten Ring fließt.
Unterschied zwischen Halbleiter und Supraleiter
Der Unterschied zwischen Halbleiter und Supraleiter wird unten diskutiert.
| Halbleiter | Supraleiter |
| Der spezifische Widerstand des Halbleiters ist endlich | Der spezifische Widerstand eines Supraleiters ist ein elektrischer Widerstand von Null |
| Dabei führt die Elektronenabstoßung zu einem endlichen spezifischen Widerstand. | Dabei führt die Elektronenanziehung zum Verlust des spezifischen Widerstands |
| Supraleiter zeigen keinen perfekten Diamagnetismus | Supraleiter zeigen perfekten Diamagnetismus |
| Die Energielücke eines Supraleiters liegt in der Größenordnung einiger eV.
| Die Energielücke von Supraleitern liegt in der Größenordnung von 10 ^ -4 eV. |
| Die Flussquantisierung in Supraleitern beträgt 2e Einheiten. | Die Einheit eines Supraleiters ist e. |
Anwendungen von Super Conductor
Die Anwendungen von Supraleitern umfassen Folgendes.
- Diese werden in Generatoren, Teilchenbeschleunigern, Transportmitteln, Elektromotoren , Computer, Medizin, Kraftübertragung , usw.
- Supraleiter, die hauptsächlich zur Erzeugung leistungsfähiger Elektromagnete in MRT-Scannern verwendet werden. Diese werden also zum Teilen verwendet. Sie können auch verwendet werden, um magnetische und nichtmagnetische Materialien zu trennen
- Dieser Leiter dient zur Energieübertragung über große Entfernungen
- Wird im Speicher oder in Speicherelementen verwendet.
FAQs
1). Warum müssen Supraleiter kalt sein?
Durch den Energieaustausch wird das Material heißer. Wenn der Halbleiter kalt gemacht wird, ist weniger Energie erforderlich, um die Elektronen ungefähr zu schlagen.
2). Ist Gold ein Supraleiter?
Die besten Leiter bei Raumtemperatur sind Gold, Kupfer und Silber, die überhaupt nicht supraleitend werden.
3). Ist ein Raumtemperatursupraleiter möglich?
Ein Supraleiter bei Raumtemperatur kann zeigen Supraleitung bei Temperaturen um 77 Grad Fahrenheit
4). Warum gibt es in Supraleitern keinen Widerstand?
In einem Supraleiter ist die elektrischer Wiederstand fällt unerwartet auf Null ab, da die Schwingungen und Fehler der Atome Widerstand im Material verursachen müssen, während die Elektronen durch das Material wandern
5). Warum ist ein Supraleiter ein perfekter Diamagnet?
Wenn supraleitendes Material in einem Magnetfeld gehalten wird, drückt es den Magnetfluss aus seinem Körper heraus. Wenn es unter die kritische Temperatur abgekühlt wird, zeigt es einen idealen Diamagnetismus.
Hier geht es also um einen Überblick über den Supraleiter. Ein Supraleiter kann Elektrizität leiten, andernfalls Elektronen ohne Widerstand von einem Atom auf ein anderes übertragen. Hier ist eine Frage an Sie, was sind die Beispiele für einen Supraleiter?
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