Szupravezető
A szupravezető olyan anyag, amely ellenállás nélkül vezeti az elektromosságot, ha egy "kritikus hőmérsékletnél" hidegebbé válik. Ezen a hőmérsékleten az elektronok szabadon mozoghatnak az anyagban. A szupravezetők különböznek a közönséges vezetőktől, még a nagyon jó vezetőktől is. A közönséges vezetők lassan veszítenek ellenállásukból, ahogy egyre hidegebbé válnak. Ezzel szemben a szupravezetők egyszerre veszítik el az ellenállásukat. Ez egy példa a fázisátalakulásra. A nagy mágneses terek elpusztítják a szupravezetést, és visszaállítják a normál vezető állapotot.
Normális esetben egy vezető mellett mozgó mágnes elektromágneses indukcióval áramot hoz létre a vezetőben. Egy szupravezető azonban valójában teljesen kiszorítja a mágneses mezőket azáltal, hogy felületi áramokat indukál. Ahelyett, hogy átengedné a mágneses mezőt, a szupravezető úgy viselkedik, mint egy ellenkező irányba mutató mágnes, amely taszítja a valódi mágnest. Ezt nevezik Meissner-effektusnak, és ezt úgy lehet demonstrálni, hogy egy szupravezetőt lebegtetünk a mágnesek fölött, vagy fordítva.
Folyékony nitrogénnel hűtött, magas hőmérsékletű szupravezető felett lebegő mágnes. A szupravezető felületén tartós elektromos áram folyik. Ez kizárja a mágnes mágneses terét (Faraday indukciós törvénye). Az áram tulajdonképpen egy elektromágnest alkot, amely taszítja a mágnest.
A szupravezetők története
| 1911 | Heike Kamerlingh Onnes által felfedezett szupravezetés |
| 1933 | a Walter Meissner és Robert Ochsenfeld által felfedezett Meissner-effektus |
| 1957 | John Bardeen, Leon Cooper és John Schrieffer által a szupravezetés elméleti magyarázata (BCS-elmélet). |
| 1962 | a szupravezető Cooper-párok alagútjának a szigetelő gáton keresztül történő átvezetése előre jelezte, hogy |
| 1986 | Kerámia szupravezetőt fedezett fel Alex Müller és Georg Bednorz. A kerámiák általában szigetelők. Lantán, bárium, réz és oxigén vegyülete, amelynek kritikus hőmérséklete 30 K. Megnyitotta a lehetőséget új szupravezetők számára. |
Alkalmazások
- Szupravezető kvantum interferencia eszköz (SQUID)
- Részecskegyorsítók
- Kis részecskegyorsítók az egészségügyben
- Levitáló vonatok
- Nukleáris fúzió
- MRI szkenner
Kérdések és válaszok
K: Mi az a szupravezető?
V: A szupravezető olyan anyag, amely ellenállás nélkül vezeti az elektromosságot, ha egy "kritikus hőmérsékletnél" hidegebbé válik. Ezen a hőmérsékleten az elektronok szabadon mozoghatnak az anyagban.
K: Miben különbözik a szupravezető a közönséges vezetőtől?
V: A közönséges vezetők lassan veszítenek ellenállásukból (vezetőképesebbé válnak), ahogy egyre hidegebbé válnak. Ezzel szemben a szupravezetők egyszerre veszítik el az ellenállásukat. Ez egy példa a fázisátalakulásra.
K: Milyen példák vannak a szupravezetőkre?
V: Néhány példa a szupravezetőkre a fémek közül a higany és az ólom, a kerámiák és a szerves szén nanocsövek.
K: Hogyan hat egy vezető mellett mozgó mágnes egy vezetőre?
V: Normális esetben egy vezető mellett mozgó mágnes elektromágneses indukcióval áramot hoz létre a vezetőben. Egy szupravezető azonban valójában teljesen kiszorítja a mágneses mezőket azáltal, hogy felületi áramokat indukál.
K: Mi az a Meissner-effektus?
V: A Meissner-effektus az, amikor ahelyett, hogy átengedné a mágneses mezőt, a szupravezető úgy viselkedik, mint egy ellenkező irányba mutató mágnes, amely taszítja a valódi mágnest. Ezt úgy lehet demonstrálni, hogy egy szupravezetőt lebegtetünk a mágnesek fölött, vagy fordítva.
Kérdés: A nagy mágneses tér tönkreteszi vagy fokozza a szupravezetést?
V: A nagy mágneses terek elpusztítják a szupravezetést, és visszaállítják a normál vezető állapotot.
