Wat is Superconductor:Types, Materials &Properties

Er zijn twee soorten materialen, zoals metalen en isolatoren. Metalen laten de stroom van elektronen toe en dragen elektrische lading met zich mee, zoals zilver, koper, enz., terwijl isolatoren elektronen vasthouden en ze zullen de stroom van elektronen zoals hout, rubber, enz. niet toestaan. In de 20e eeuw werden nieuwe laboratoriummethoden ontwikkeld door natuurkundigen om materialen tot nul te koelen. Hij begon met het onderzoeken van enkele elementen om te weten hoe de elektriciteit zal worden veranderd in omstandigheden zoals lood en kwik, aangezien ze elektriciteit geleiden onder een bepaalde temperatuur zonder weerstand. Ze hebben hetzelfde gedrag ontdekt in verschillende verbindingen, zoals van keramiek tot koolstofnanobuisjes. Dit artikel bespreekt een overzicht van de supergeleider.

Wat is Superconductor?

Definitie: Een materiaal dat elektriciteit kan geleiden zonder weerstand, staat bekend als een supergeleider. In de meeste gevallen bieden in sommige materialen, zoals verbindingen, anders metalen elementen enige weerstand bij kamertemperatuur, hoewel ze een lage weerstand bieden bij een temperatuur die de kritische temperatuur wordt genoemd.

De elektronenstroom van atoom naar atoom wordt vaak gedaan met behulp van bepaalde materialen zodra de kritische temperatuur is bereikt, daarom kan het materiaal supergeleidend materiaal worden genoemd. Deze worden gebruikt op tal van gebieden, zoals magnetische resonantie beeldvorming en medische wetenschap. De meeste materialen die op de markt verkrijgbaar zijn, zijn niet supergeleidend. Ze moeten dus in een zeer lage energietoestand zijn om supergeleidend te worden. Huidig ​​onderzoek richt zich op de ontwikkeling van verbindingen om bij hoge temperaturen supergeleidend te worden.

Soorten supergeleiders

Supergeleiders worden ingedeeld in twee typen, namelijk type-I en type-II.

Type-I-supergeleider

Dit soort supergeleider bevat geleidende basisonderdelen en deze worden op verschillende gebieden gebruikt, van elektrische bekabeling tot microchips op de computer. Dit soort supergeleiders verliezen hun supergeleiding heel eenvoudig wanneer ze in het magnetische veld bij het kritische magnetische veld (Hc) worden geplaatst. Daarna zal het als een dirigent worden. Dit soort halfgeleiders wordt ook wel zachte supergeleiders genoemd vanwege het verlies van supergeleiding. Deze supergeleiders gehoorzamen volledig aan het Meissner-effect. De voorbeelden van supergeleiders zijn zink en aluminium.

Type-II supergeleider

Dit soort supergeleiders zal langzaam maar niet alleen hun supergeleiding verliezen zoals het is gerangschikt in het externe magnetische veld. Wanneer we de grafische weergave tussen magnetisatie versus het magnetische veld observeren, wanneer de tweede type halfgeleider in een magnetisch veld wordt geplaatst, dan zal deze langzaam zijn supergeleiding verliezen.

Dit soort halfgeleiders zullen hun supergeleiding verliezen op het minder significante magnetische veld en hun supergeleiding volledig verliezen bij het hogere kritische magnetische veld. De toestand tussen het kleinere kritische magnetische veld en het hogere kritische magnetische veld wordt een tussentoestand genoemd, anders vortextoestand.

Dit type halfgeleider wordt ook wel harde supergeleider genoemd omdat ze langzaam maar niet eenvoudig hun supergeleiding verliezen. Deze halfgeleiders gehoorzamen aan het effect van Meissner, maar niet helemaal. De beste voorbeelden hiervan zijn NbN en Babi3. Deze supergeleiders zijn geschikt voor supergeleidende magneten met een sterk veld.

Supergeleidingsmaterialen

We weten dat er veel materialen beschikbaar zijn waarvan sommige supergeleidend zijn. Met uitzondering van kwik, zijn de oorspronkelijke supergeleiders metalen, halfgeleiders, enz. Elk ander materiaal zal bij een beetje verschillende temperatuur in een supergeleider veranderen

Het grootste probleem bij het gebruik van de meeste van deze materialen is dat ze supergeleidend zijn in een paar graden van volledig nul. Dit betekent elk voordeel dat u haalt uit het gebrek aan weerstand; je verliest vrijwel zeker door ze af te koelen op de primaire plaats.

De energiecentrale die elektriciteit naar uw huis levert in neerwaartse dan supergeleidende draden, zal briljante ruis geven. Het zal dus enorme hoeveelheden uitgeputte energie besparen. Als u echter grote onderdelen en alle transmissiedraden in de fabriek tot nul wilt koelen, verspilt u waarschijnlijk meer energie.

Eigenschappen van supergeleider

De supergeleidende materialen vertonen enkele verbazingwekkende eigenschappen die essentieel zijn voor de huidige technologie. Het onderzoek naar deze eigenschappen gaat nog steeds door om deze eigenschappen te herkennen en te gebruiken op verschillende gebieden die hieronder worden vermeld.

• Oneindige geleidbaarheid/ nul elektrische weerstand
• Meissner-effect
• Overgangstemperatuur/kritieke temperatuur
• Josephson Currents
• Kritische stroom
• Aanhoudende stromingen

Oneindige geleidbaarheid/ nul elektrische weerstand

In de supergeleidende toestand illustreert het supergeleidende materiaal de elektrische weerstand nul. Wanneer het materiaal wordt afgekoeld tot onder de overgangstemperatuur, wordt de weerstand plotseling tot nul teruggebracht. Mercurius vertoont bijvoorbeeld nul weerstand onder 4k.

Meissner-effect

Als een supergeleider wordt afgekoeld tot onder de kritische temperatuur, dan laat hij het magnetische veld er niet doorheen. Dit optreden in supergeleiders staat bekend als het Meissner-effect.

Overgangstemperatuur

Deze temperatuur wordt ook wel kritische temperatuur genoemd. Wanneer de kritische temperatuur van een supergeleidend materiaal de geleidende toestand verandert van normaal naar supergeleidend.

Josephson Current

Als de twee supergeleiders met behulp van dunne film in isolerend materiaal worden verdeeld, vormt het een knooppunt van lage weerstand om de elektronen met een koperpaar te vinden. Het kan tunnelen van het ene oppervlak van de kruising naar het andere oppervlak. Dus de stroom vanwege de stroom van kuiperparen staat bekend als Josephson Current.

Kritische stroom

Wanneer de stroom die door een geleider wordt geleverd onder de voorwaarde van supergeleidend is, dan kan een magnetisch veld worden ontwikkeld. Als de stroomsterkte boven een bepaalde snelheid stijgt, kan het magnetische veld worden versterkt, wat overeenkomt met de kritische waarde van de geleider waarbij deze terugkeert naar zijn gebruikelijke toestand. De stroom van de huidige waarde staat bekend als de kritische stroom.

Aanhoudende stromingen

Als een supergeleiderring in een magnetisch veld boven zijn kritische temperatuur is opgesteld, koelt de supergeleiderring momenteel onder zijn kritische temperatuur. Als we dit veld elimineren, kan de stroomstroom binnen de ring worden geïnduceerd vanwege zijn zelfinductie. Volgens de wet van Lenz verzet de geïnduceerde stroom zich tegen de verandering in de flux die door de ring stroomt. Wanneer de ring in een supergeleidende toestand wordt geplaatst, zal de stroom worden geïnduceerd om de stroom voort te zetten, wat de aanhoudende stroom wordt genoemd. Deze stroom genereert een magnetische flux om de flux door de constante ring te laten stromen.

Verschil tussen halfgeleider en supergeleider

Het verschil tussen halfgeleider en supergeleider wordt hieronder besproken.

Toepassingen van Super Conductor

De toepassingen van supergeleiders omvatten het volgende.

• Deze worden gebruikt in generatoren, deeltjesversnellers, transport, elektromotoren, informatica, medisch, krachtoverbrenging, enz.
• Supergeleiders die voornamelijk worden gebruikt voor het maken van krachtige elektromagneten in MRI-scanners. Deze worden dus gebruikt om te verdelen. Ze kunnen ook worden gebruikt om magnetische en niet-magnetische materialen te scheiden
• Deze geleider wordt gebruikt om stroom over lange afstanden over te dragen
• Gebruikt in geheugen- of opslagelementen.

Veelgestelde vragen

1). Waarom moeten supergeleiders koud zijn?

De energie-uitwisseling zal het materiaal heter maken. Dus door de halfgeleider koud te maken, is er een kleinere hoeveelheid energie nodig om de elektronen ongeveer te kloppen.

2). Is goud een supergeleider?

De beste geleiders bij kamertemperatuur zijn goud, koper en zilver worden helemaal niet supergeleidend.

3). Is een supergeleider op kamertemperatuur mogelijk?

Een supergeleider bij kamertemperatuur kan supergeleiding vertonen bij temperaturen rond de 77 graden Fahrenheit

4). Waarom is er geen weerstand in supergeleiders?

In een supergeleider daalt de elektrische weerstand onverwachts tot nul als gevolg van de trillingen en gebreken van de atomen moet weerstand in het materiaal veroorzaken terwijl de elektronen erdoorheen reizen

5). Waarom is een supergeleider een perfecte Diamagneet?

Als supergeleidend materiaal binnen een magnetisch veld wordt gehouden, duwt het de magnetische flux uit zijn lichaam. Bij afkoeling onder de kritische temperatuur vertoont het ideaal diamagnetisme.

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van de supergeleider. Een supergeleider kan elektriciteit geleiden, anders worden elektronen zonder weerstand van het ene atoom naar het andere overgebracht. Hier is een vraag voor jou, wat zijn de voorbeelden van een supergeleider?
.