Was ist ein Supraleiter:Typen, Materialien und Eigenschaften

Es gibt zwei Arten von Materialien wie Metalle und Isolatoren. Metalle ermöglichen den Elektronenfluss und tragen elektrische Ladung mit sich wie Silber, Kupfer usw., während Isolatoren Elektronen halten und den Elektronenfluss nicht zulassen wie Holz, Gummi usw. Im 20. Jahrhundert wurden neue Labormethoden von . entwickelt Physiker sollen Materialien auf Nulltemperatur abkühlen. Er begann, einige Elemente zu untersuchen, um zu wissen, wie sich die Elektrizität unter solchen Bedingungen wie Blei und Quecksilber verändert, da sie Elektrizität bei einer bestimmten Temperatur ohne Widerstand leiten. Sie haben das gleiche Verhalten in mehreren Verbindungen entdeckt, wie von Keramiken bis hin zu Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über den Supraleiter.

Was ist ein Supraleiter?

Definition: Ein Material, das Strom ohne Widerstand leiten kann, wird als Supraleiter bezeichnet. In den meisten Fällen bieten in einigen Materialien wie Verbindungen ansonsten metallische Elemente einen gewissen Widerstand bei Raumtemperatur, obwohl sie bei einer Temperatur, die als kritische Temperatur bezeichnet wird, einen geringen Widerstand bieten.

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 der Magnetresonanztomographie und der Medizin eingesetzt. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Materialien sind nicht supraleitend. Sie müssen sich also in einem sehr niedrigen Energiezustand befinden, um supraleitend zu werden. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Verbindungen, die sich bei hohen Temperaturen zu Supraleitern entwickeln.

Arten von Supraleitern

Supraleiter werden in zwei Typen eingeteilt, nämlich Typ-I und Typ-II.

Typ-I-Supraleiter

Diese Art von Supraleiter umfasst grundlegende leitfähige Teile und diese werden in verschiedenen Bereichen von der elektrischen Verkabelung bis hin zu Mikrochips im Computer verwendet. Diese Art von Supraleitern verlieren ihre Supraleitfähigkeit sehr einfach, wenn sie in das Magnetfeld am kritischen Magnetfeld (Hc) gebracht werden. Danach wird es wie ein Dirigent. Wegen des Verlustes der Supraleitfähigkeit werden diese Halbleitertypen auch als weiche Supraleiter bezeichnet. Diese Supraleiter gehorchen vollständig dem Meissner-Effekt. Die Supraleiter-Beispiele sind Zink und Aluminium.

Typ-II-Supraleiter

Diese Art von Supraleiter verliert ihre Supraleitung langsam, aber nicht einfach, da sie im äußeren Magnetfeld angeordnet ist. Wenn wir die grafische Darstellung zwischen Magnetisierung und Magnetfeld beobachten, verliert der Halbleiter zweiter Art, wenn er in einem Magnetfeld platziert wird, langsam seine Supraleitfähigkeit.

Diese Art von Halbleitern beginnt ihre Supraleitfähigkeit bei einem weniger signifikanten Magnetfeld zu verlieren und ihre Supraleitfähigkeit bei dem höheren kritischen Magnetfeld vollständig abzusenken. Der Zustand zwischen dem geringeren kritischen Magnetfeld und dem höheren kritischen Magnetfeld wird als Zwischenzustand bezeichnet, ansonsten als Wirbelzustand.

Diese Art von Halbleitern wird auch als harte Supraleiter bezeichnet, weil sie ihre Supraleitfähigkeit langsam, aber nicht einfach verlieren. Diese Halbleiter werden der Wirkung von Meissner folgen, aber nicht vollständig. Die besten Beispiele hierfür sind NbN und Babi3. Diese Supraleiter sind für supraleitende Magnete mit starkem Feld geeignet.

Supraleitungsmaterialien

Wir wissen, dass es viele Materialien gibt, von denen einige supraleitend sind. Mit Ausnahme von Quecksilber sind die ursprünglichen Supraleiter Metalle, Halbleiter usw. Jedes andere Material wird bei einer etwas unterschiedlichen Temperatur in einen Supraleiter umgewandelt

Das Hauptproblem bei der Verwendung der meisten dieser Materialien besteht darin, dass sie in einigen Graden des vollständigen Nullpunkts supraleitend werden. Dies bedeutet jeglichen Nutzen, den Sie aus dem fehlenden Widerstand erzielen; Sie verlieren mit ziemlicher Sicherheit, wenn Sie sie an der primären Stelle herunterkühlen.

Das Kraftwerk, das durch nach unten gerichtete supraleitende Drähte Strom in Ihr Haus bezieht, wird brillant rauschen. So werden enorme Mengen an verbrauchter Energie gespart. Wenn Sie jedoch große Teile und alle Übertragungskabel innerhalb der Anlage auf Null abkühlen möchten, verschwenden Sie wahrscheinlich mehr Energie.

Eigenschaften von Supraleitern

Die supraleitenden Materialien zeigen einige erstaunliche Eigenschaften, die für die aktuelle Technologie unerlässlich sind. Die Forschung zu diesen Eigenschaften wird noch immer durchgeführt, um diese Eigenschaften in verschiedenen Bereichen zu erkennen und zu nutzen, die unten aufgeführt sind.

• Unendliche Leitfähigkeit/ Null elektrischer Widerstand
• Meißner-Effekt
• Übergangstemperatur/kritische Temperatur
• Josephson Currents
• Critical Current
• Ständige 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. Mercury zeigt beispielsweise keinen Widerstand 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 die kritische Temperatur eines supraleitenden Materials den leitenden Zustand von normal zu supraleitend ändert.

Josephson Current

Wenn die beiden Supraleiter mit Hilfe von Dünnschicht in Isoliermaterial geteilt werden, dann bildet es eine Verbindung mit geringem Widerstand, um die Elektronen mit Kupferpaar zu finden. Es kann von einer Oberfläche der Verbindung zur anderen Oberfläche tunneln. Daher ist der Strom aufgrund des Flusses von Kupferpaaren als Josephson-Strom bekannt.

Critical Current

Wenn der Strom durch einen Leiter unter der Bedingung der Supraleitung geliefert wird, kann ein magnetisches Feld entwickelt werden. Steigt der Stromfluss über eine bestimmte Rate hinaus, 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.

Ständige Strömungen

Wenn ein Supraleiterring in einem Magnetfeld oberhalb seiner kritischen Temperatur angeordnet ist, kühlen Sie den Supraleiterring derzeit unter seine kritische Temperatur. Eliminieren wir dieses Feld, so kann der Stromfluss aufgrund seiner Selbstinduktivität innerhalb des Rings induziert werden. Nach dem Lenz-Gesetz wirkt der induzierte Strom der Änderung des Flusses, der durch den Ring fließt, entgegen. Wenn der Ring in einen supraleitenden Zustand versetzt wird, wird der Stromfluss induziert, um den Stromfluss fortzusetzen, der als Dauerstrom bezeichnet wird. 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 weiter unten erläutert.

Halbleiter	Supraleiter
Der spezifische Widerstand von Halbleitern ist endlich	Der spezifische Widerstand eines Supraleiters ist Null elektrischer Widerstand
Die Elektronenabstoßung führt dabei zu einem endlichen spezifischen Widerstand.	Die Elektronenanziehung führt dabei zum Verlust des spezifischen Widerstands
Supraleiter zeigen keinen perfekten Diamagnetismus	Supraleiter zeigen perfekten Diamagnetismus
Die Energielücke eines Supraleiters beträgt einige 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, Computern, Medizintechnik, Kraftübertragung usw. verwendet.
• Supraleiter werden hauptsächlich zur Erzeugung starker Elektromagnete in MRT-Scannern verwendet. Diese werden also zum Teilen verwendet. Sie können auch zum Trennen von magnetischen und nichtmagnetischen Materialien verwendet werden
• Dieser Leiter wird verwendet, um Strom über lange Distanzen zu übertragen
• Wird in Speicher- oder Speicherelementen verwendet.

Häufig gestellte Fragen

1). Warum müssen Supraleiter kalt sein?

Der Energieaustausch wird das Material heißer machen. Dadurch, dass der Halbleiter kalt wird, ist eine geringere Energiemenge erforderlich, um die Elektronen ungefähr zu schlagen.

2). Ist Gold ein Supraleiter?

Die besten Leiter bei Raumtemperatur sind Gold, Kupfer und Silber werden überhaupt nicht supraleitend.

3). Ist ein Supraleiter bei Raumtemperatur möglich?

Ein Supraleiter bei Raumtemperatur ist in der Lage, bei Temperaturen um die 77 Grad Fahrenheit Supraleitung zu zeigen

4). Warum gibt es in Supraleitern keinen Widerstand?

In einem Supraleiter sinkt der elektrische Widerstand aufgrund der Vibrationen unerwartet auf null &Fehler der Atome müssen einen Widerstand im Material verursachen, während die Elektronen durch ihn hindurch wandern

5). Warum ist ein Supraleiter ein perfekter Diamagnet?

Wenn supraleitendes Material in einem Magnetfeld gehalten wird, drückt es den magnetischen Fluss aus seinem Körper. Wenn es unter die kritische Temperatur abgekühlt wird, zeigt es idealen Diamagnetismus.

Hier geht es also um einen Überblick über den Supraleiter. Ein Supraleiter kann Elektrizität leiten, ansonsten können Elektronen widerstandslos von einem Atom zum anderen übertragen werden. Hier ist eine Frage an Sie, was sind die Beispiele für einen Supraleiter?
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