Vad är superledare: Typer, material och egenskaper

Det finns två typer av material som metaller samt isolatorer. Metaller tillåter flöden av elektroner och bär med sig elektrisk laddning som silver, koppar, etc, medan isolatorer håller elektroner och de tillåter inte flöden av elektroner som trä, gummi etc. Under 1900-talet utvecklades nya laboratoriemetoder av fysiker att kyla material till noll temperatur. Han började undersöka några element för att veta hur elektricitet kommer att förändras under sådana förhållanden som bly och kvicksilver, eftersom de leder elektricitet under en viss temperatur utan motstånd. De har upptäckt samma beteende i flera föreningar som från keramik till kolnanorör. Den här artikeln diskuterar en översikt av superledaren.

Vad är Superconductor?

Definition: Ett material som kan leda elektricitet utan motstånd kallas superledare. I de flesta fall erbjuder metalliska element i vissa material som föreningar en viss mängd motstånd vid rumstemperatur, även om de erbjuder låg motstånd vid en temperatur kallas dess kritiska temperatur.

superledare

Elektronerna flödar från atom till atom görs ofta med användning av vissa material när de uppnått den kritiska temperaturen, därför kan materialet kallas supraledande material. Dessa används inom många områden som magnetisk resonanstomografi och medicinsk vetenskap. De flesta av de tillgängliga materialen på marknaden är inte supraledande. Så de måste vara i ett mycket lågt energiläge för att bli superledande. Aktuell forskning fokuserar på utveckling av föreningar för att utvecklas till supraledande vid höga temperaturer.

Typer av superledare

Supraledare klassificeras i två typer, nämligen typ I och typ II.

typer av superledare

Typ-I superledare

Denna typ av supraledare innehåller grundläggande ledande delar och dessa används inom olika områden från elektriska kablar till mikrochips på datorn. Dessa typer av supraledare förlorar sin supraledning mycket enkelt när den placeras i magnetfältet vid det kritiska magnetfältet (Hc). Efter det kommer det att bli som en ledare. Dessa typer av halvledare benämns också som mjuka supraledare på grund av förlusten av supraledning. Dessa superledare följer Meissner-effekten helt. De exempel på superledare är zink och aluminium.

Typ II superledare

Denna typ av supraledare kommer att förlora sin supraledning långsamt men inte bara eftersom den är anordnad i det yttre magnetfältet. När vi observerar den grafiska representationen mellan magnetisering mot magnetfältet, när den andra typen halvledare placeras i ett magnetfält, kommer den långsamt att förlora sin supraledning.

Denna typ av halvledare kommer att börja förlora sin supraledning på det mindre signifikanta magnetfältet och helt tappa sin supraledning vid det högre kritiska magnetfältet. Villkoret mellan det mindre kritiska magnetfältet och det högre kritiska magnetfältet kallas ett mellanliggande tillstånd, i annat fall vortex tillstånd.

Denna typ av halvledare benämns också som hårda superledare på grund av anledningen till att de förlorar sin supraledning långsamt men inte helt enkelt. Dessa halvledare kommer att lyda effekten av Meissner men inte helt. De bästa exemplen på dessa är NbN och Babi3. Dessa supraledare är tillämpliga på starka fältledande magneter.

Material för supraledning

Vi vet att det finns många material tillgängliga där några av dem kommer att superleda. Med undantag av kvicksilver är de ursprungliga superledarna metaller, halvledare osv. Varje annat material kommer att förvandlas till en superledare vid lite varierande temperatur

Huvudproblemet med att använda de flesta av dessa material är att de kommer att superleda i några grader helt noll. Det betyder att alla fördelar du uppnår genom bristen på motstånd du nästan säkert tappar från att inkludera kylning av dem på den primära platsen.

Kraftverket som hämtar el till ditt hem i nedåtriktade då supraledande ledningar kommer att ljuda briljant. Så det kommer att spara enorma mängder uttömd energi. Men om du vill kyla stora delar och alla transmissionstrådarna i anläggningen för att slutföra noll, kommer du troligen att slösa mer energi.

Egenskaper hos superledare

De superledande materialen visar några fantastiska egenskaper som är väsentliga för nuvarande teknik. Forskningen om dessa fastigheter pågår fortfarande för att känna igen och använda dessa egenskaper inom olika områden som listas nedan.

• Oändlig ledningsförmåga / noll elektrisk resistans
• Meissner-effekt
• Övergångstemperatur / kritisk temperatur
• Josephson Strömmar
• Kritisk ström
• Ihållande strömmar

Oändlig ledningsförmåga / noll elektrisk resistans

I Superledande tillstånd illustrerar det superledande materialet noll elektrisk resistans. När materialet kyls under övergångstemperaturen minskas dess motstånd plötsligt till noll. Till exempel visar kvicksilver nollmotstånd under 4k.

Meissner-effekt

När en superledare kyls under den kritiska temperaturen, tillåter det inte magnetfältet att gå igenom den. Denna förekomst i superledare är känd som Meissner-effekten.

Övergångstemperatur

Denna temperatur är också känd som kritisk temperatur. När den kritiska temperaturen hos ett supraledande material ändrar det ledande tillståndet från normalt till supraledande.

Josephson Current

Om de två supraledarna är uppdelade med hjälp av tunnfilm i isolerande material, bildar det en korsning av låg motståndskraft för att hitta elektronerna med kopparpar. Det kan tunnel från ena ytan av korsningen till den andra ytan. Så strömmen på grund av flödet av kooperpar kallas Josephson Current.

Kritisk ström

När strömmen levereras genom en förare under tillståndet av supraledande kan ett magnetfält utvecklas. Om strömflödet ökar över en viss hastighet kan magnetfältet förbättras, vilket motsvarar det kritiska värdet för ledaren vid vilken detta återgår till sitt vanliga tillstånd. Flödet av strömvärde är känt som den kritiska strömmen.

Ihållande strömmar

Om en superledarring är anordnad i ett magnetfält över dess kritiska temperatur, kyl för närvarande superledarringen under dess kritiska temperatur. Om vi ​​eliminerar detta fält kan strömflödet induceras i ringen på grund av dess självinduktans. Från Lenz-lag motsätter sig den inducerade strömmen förändringen inom flöde som strömmar genom ringen. När ringen placeras i ett supraledande tillstånd kommer strömflödet att induceras för att fortsätta strömflödet heter som den ihållande strömmen. Denna ström genererar ett magnetiskt flöde för att få flödet att flyta genom den konstanta ringen.

Skillnad mellan halvledare och superledare

Skillnaden mellan halvledare och superledare diskuteras nedan.

Tillämpningar av superledare

Tillämpningarna av superledare inkluderar följande.

• Dessa används i generatorer, partikelacceleratorer, transport, elektriska motorer , dator, medicinsk, kraftöverföring , etc.
• Superledare används främst för att skapa kraftfulla elektromagneter i MR-skannrar. Så dessa används för att dela. De kan också användas för att separera magnetiska och icke-magnetiska material
• Denna ledare används för att överföra kraft över långa sträckor
• Används i minne eller lagringselement.

Vanliga frågor

1). Varför måste superledare vara kalla?

Energiutbytet kommer att göra materialet varmare. Så genom att göra halvledaren kall, krävs det en mindre mängd energi för att slå elektronerna ungefär.

2). Är guld en superledare?

De bästa ledarna vid rumstemperatur är guld, koppar och silver förvandlas inte alls till supraledande.

3). Är en superledare vid rumstemperatur möjlig?

En superledare vid rumstemperatur kan visa sig supraledning vid temperaturer runt 77 grader Fahrenheit

4). Varför finns det inget motstånd i superledare?

I en superledare är elektrisk resistans sjunker oväntat till noll på grund av atomernas vibrationer och brister måste orsaka motstånd i materialet medan elektronerna färdas genom det

5). Varför är en superledare en perfekt Diamagnet?

När superledande material hålls inom ett magnetfält, trycker det ut magnetflödet från kroppen. När den kyls under den kritiska temperaturen visar den idealisk diamagnetism.

Således handlar det här om en översikt av superledaren. En superledare kan leda elektricitet i annat fall överföra elektroner från en atom till en annan utan motstånd. Här är en fråga till dig, vilka är exemplen på en superledare?
.