Mayroong dalawang uri ng mga materyales tulad ng mga metal pati na rin mga insulator. Pinapayagan ng mga metal ang daloy ng mga electron at nagdadala ng kuryente sa kanila tulad ng pilak, tanso, atbp, samantalang ang mga insulator ay nagtataglay ng mga electron at hindi nila papayagan ang daloy ng mga electron tulad ng kahoy, goma, atbp. Noong ika-20 siglo, ang mga bagong pamamaraan ng laboratoryo ay binuo ng physicists upang palamig ang mga materyales sa zero temperatura. Sinimulan niya ang pagsisiyasat sa ilang mga elemento upang malaman kung paano ang kuryente mababago sa mga ganitong kondisyon tulad ng tingga at mercury, habang nagsasagawa sila ng kuryente sa ilalim ng isang tiyak na temperatura nang walang pagtutol. Natuklasan nila ang parehong pag-uugali sa maraming mga compound tulad ng mula sa mga keramika hanggang sa mga carbon nanotubes. Tinalakay sa artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng superconductor.
Ano ang Superconductor?
Kahulugan: Ang isang materyal na maaaring magsagawa ng kuryente nang walang paglaban ay kilala bilang isang superconductor. Sa karamihan ng mga kaso, sa ilang mga materyales tulad ng mga compound kung hindi man ang mga elemento ng metal ay nag-aalok ng ilang halaga ng paglaban sa temperatura ng kuwarto, bagaman nag-aalok sila ng mababang pagtutol sa isang temperatura ay tinatawag na kritikal na temperatura nito.
superconductor
Ang daloy ng mga electron mula sa atomo patungong atomo ay madalas na ginagawa gamit ang ilang mga materyales sa sandaling makuha ang kritikal na temperatura, samakatuwid ang materyal ay maaaring tawaging superconductive material. Ang mga ito ay nagtatrabaho sa maraming mga larangan tulad ng magnetic resonance imaging at medikal na agham. Karamihan sa mga materyal na magagamit sa merkado ay hindi superconductive. Kaya dapat sila ay nasa isang napakababang estado ng enerhiya upang maging superconductive. Ang kasalukuyang pananaliksik ay nakatuon sa pag-unlad ng mga compound upang bumuo sa superconductive sa mataas na temperatura.
Mga uri ng Superconductors
Ang mga superconductor ay inuri sa dalawang uri katulad ng type-I & type-II.
mga uri-ng-superconductor
Type-I Superconductor
Ang ganitong uri ng superconductor ay may kasamang pangunahing mga bahagi ng conductive at ang mga ito ay ginagamit sa iba't ibang mga patlang mula sa de-koryenteng paglalagay ng kable hanggang sa mga microchip sa computer. Ang mga uri ng superconductors na ito ay nawalan ng kanilang superconductivity na napakadali kapag inilalagay ito sa magnetic field sa kritikal na magnetic field (Hc). Pagkatapos nito, ito ay magiging tulad ng isang konduktor. Ang mga ganitong uri ng semiconductors ay pinangalanan din bilang malambot na superconductors dahil sa dahilan ng pagkawala ng superconductivity. Ang mga superconductor na ito ay ganap na sumusunod sa epekto ng Meissner. Ang mga halimbawa ng superconductor ay Zinc at Aluminium.
Type-II Superconductor
Ang ganitong uri ng superconductor ay mawawala ang kanilang superconductivity nang dahan-dahan ngunit hindi lamang tulad ng pag-aayos nito sa loob ng panlabas na magnetic field. Kapag na-obserbahan namin ang graphic na representasyon sa pagitan ng magnetization kumpara sa magnetic field, kapag ang pangalawang uri na semiconductor ay inilalagay sa loob ng isang magnetic field, pagkatapos ay mabagal na mawawala ang superconductivity nito.
Ang ganitong uri ng semiconductors ay magsisimulang mawala ang kanilang superconductivity sa hindi gaanong makabuluhang magnetic field at ganap na ihuhulog ang kanilang superconductivity sa mas mataas na kritikal na magnetic field. Ang kundisyon sa pagitan ng mas mabagal na kritikal na magnetic field at mas mataas na kritikal na magnetic field ay tinatawag na isang kalagitnaan ng estado kung hindi man estado ng vortex.
Ang ganitong uri ng semiconductor ay pinangalanan din bilang matapang na superconductors dahil sa kadahilanang mabagal na nawala ang kanilang superconductivity ngunit hindi sa simple. Ang mga semiconductors na ito ay susundin ang epekto ng Meissner ngunit hindi sa kabuuan. Ang pinakamahusay na mga halimbawa ng mga ito ay NbN at Babi3. Ang mga superconductor na ito ay nalalapat para sa malakas na mga magnet na superconducting sa patlang.
Mga Materyales na Superconductivity
Alam namin na maraming magagamit na mga materyales kung saan ang ilan sa kanila ay superconduct. Hindi kasama ang mercury, ang orihinal na superconductors ay mga metal, semiconductor, atbp. Ang bawat magkakaibang materyal ay magiging isang superconductor sa isang maliit na magkakaibang temperatura
Ang pangunahing problema sa pamamagitan ng paggamit ng karamihan sa mga materyal na ito ay superconduct sila sa ilang degree ng kumpletong zero. Nangangahulugan ito ng anumang pakinabang na makamit mula sa kakulangan ng paglaban na halos tiyak na mawawala mula sa kasama ang paglamig sa kanila sa loob ng pangunahing lugar.
Ang planta ng kuryente na kumukuha ng kuryente sa iyong bahay sa pababang pagkatapos ng mga superconducting na wires ay maingay na ingay. Kaya't ito ay magtitipid ng napakalaking dami ng naubos na enerhiya. Gayunpaman, kung nais mong palamig ang malalaking bahagi at lahat ng mga wire sa paghahatid sa loob ng halaman upang makumpleto ang zero, marahil masasayang ka ng mas maraming enerhiya.
Mga Katangian ng Superconductor
Ang mga superconducting na materyales ay nagpapakita ng ilang mga kamangha-manghang mga katangian na mahalaga para sa kasalukuyang teknolohiya. Ang pananaliksik sa mga katangiang ito ay patuloy pa rin upang makilala at magamit ang mga katangiang ito sa iba't ibang mga patlang na nakalista sa ibaba.
- Walang-katapusang Pag-uugali / Zero Electric Resistance
- Meissner Epekto
- Temperatura ng Paglipat / Kritikal na Temperatura
- Josephson Currents
- Kritikal na Kasalukuyan
- Patuloy na Currents
Walang-katapusang Pag-uugali / Zero Electric Resistance
Sa kundisyon ng Superconducting, ang materyal na superconducting ay naglalarawan ng zero electric resistence. Kapag ang materyal ay cooled sa ilalim ng temperatura ng paglipat nito, kung gayon ang pagtutol nito ay mababawasan sa zero bigla. Halimbawa, ang Mercury ay nagpapakita ng zero na paglaban sa ilalim ng 4k.
Meissner Epekto
Kapag ang isang superconductor ay pinalamig sa ilalim ng kritikal na temperatura, hindi pinapayagan na dumaan dito ang magnetic field. Ang paglitaw na ito sa superconductors ay kilala bilang Meissner effect.
Temperatura ng Paglipat
Ang temperatura na ito ay kilala rin bilang kritikal na temperatura. Kapag ang kritikal na temperatura ng isang materyal na superconducting ay binabago ang estado ng pagsasagawa mula normal hanggang superconducting.
Josephson Kasalukuyan
Kung ang dalawang superconductors ay nahahati sa tulong ng manipis na pelikula sa insulate na materyal, pagkatapos ay bumubuo ito ng isang junction ng mababang pagtutol upang matagpuan ang mga electron na may pares na tanso. Maaari itong lagusan mula sa isang ibabaw ng kantong hanggang sa kabilang ibabaw. Kaya't ang kasalukuyang dahil sa daloy ng mga pares ng kooperatiba ay kilala bilang Josephson Kasalukuyan.
Kritikal na Kasalukuyan
Kapag ang kasalukuyang ibinibigay sa pamamagitan ng a driver sa ilalim ng kundisyon ng superconducting, pagkatapos ay maaaring mabuo ang isang magnetic field. Kung ang kasalukuyang daloy ay tumataas nang lampas sa isang tiyak na rate kung gayon ang magnetic field ay maaaring mapahusay, na katumbas ng kritikal na halaga ng conductor kung saan ito babalik sa dati nitong kondisyon. Ang daloy ng kasalukuyang halaga ay kilala bilang kritikal na kasalukuyang.
Patuloy na Currents
Kung ang isang singsing na superconductor ay nakaayos sa isang magnetikong patlang sa itaas ng kritikal na temperatura nito, sa kasalukuyan cool ang singsing na superconductor sa ilalim ng kritikal na temperatura nito. Kung aalisin natin ang patlang na ito, kung gayon ang daloy ng kasalukuyang ay maaaring sapilitan sa loob ng singsing dahil sa self-inductance nito. Mula sa batas ni Lenz, tinututulan ng kasalukuyang sapilitan ang pagbabago sa loob ng pagkilos ng bagay na dumadaloy sa singsing. Kapag ang singsing ay inilalagay sa isang superconducting na kondisyon, pagkatapos ang daloy ng kasalukuyang ay sapilitan upang ipagpatuloy ang daloy ng kasalukuyang pinangalanan bilang paulit-ulit na kasalukuyang. Ang kasalukuyang ito ay bumubuo ng isang magnetic flux upang gawing dumadaloy ang pagkilos ng bagay sa buong pare-pareho na singsing.
Pagkakaiba sa pagitan ng Semiconductor at Superconductor
Ang pagkakaiba sa pagitan ng semiconductor at superconductor ay tinalakay sa ibaba.
| Semiconductor | Superconductor |
| Ang resistivity ng semiconductor ay may hangganan | Ang resistivity ng isang superconductor ay zero electrical resistivity |
| Sa ito, ang pagtulak ng elektron ay humahantong sa may wakas na resistivity. | Sa ito, ang pagkahumaling ng elektron ay humahantong sa pagkawala ng resistivity |
| Ang mga superconductor ay hindi nagpapakita ng perpektong diamagnetism | Ang mga superconductor ay nagpapakita ng perpektong diamagnetism |
| Ang agwat ng enerhiya ng isang superconductor ay ang pagkakasunud-sunod ng ilang eV.
| Ang agwat ng enerhiya ng mga superconductors ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10 ^ -4 eV. |
| Ang dami ng dami ng tao sa mga superconductor ay 2e na mga yunit. | Ang yunit ng isang superconductor ay e. |
Mga aplikasyon ng Super Conductor
Ang mga aplikasyon ng superconductors ay nagsasama ng mga sumusunod.
- Ginagamit ang mga ito sa mga generator, particle accelerator, transportasyon, electric motor , computing, medikal, paghahatid ng kuryente , atbp.
- Pangunahing ginagamit ang mga superconductor para sa paglikha ng malakas na electromagnets sa MRI scanner. Kaya ang mga ito ay ginagamit upang hatiin. Maaari din silang magamit upang paghiwalayin ang mga materyal na pang-magnet at hindi pang-magnetiko
- Ang konduktor na ito ay ginagamit upang magpadala ng kuryente sa malayong distansya
- Ginamit sa memorya o mga elemento ng pag-iimbak.
Mga FAQ
1). Bakit kailangang malamig ang mga superconductor?
Ang palitan ng enerhiya ay gagawing mas mainit ang materyal. Kaya sa pamamagitan ng paggawa ng malamig na semiconductor, mayroong isang mas maliit na halaga ng enerhiya na kinakailangan upang kumatok sa mga electron na tinatayang.
2). Ang ginto ba ay isang superconductor?
Ang pinakamahusay na konduktor sa temperatura ng kuwarto ay ang ginto, tanso at pilak ay hindi naging superconducting.
3). Posible bang isang superconductor sa temperatura ng kuwarto?
Ang isang superconductor sa temperatura ng kuwarto ay may kakayahang ipakita superconductivity sa temperatura sa paligid ng 77 degree Fahrenheit
4). Bakit walang pagtutol sa mga superconductor?
Sa isang superconductor, ang paglaban ng kuryente hindi inaasahan na bumaba sa zero dahil sa mga panginginig at mga bahid ng mga atomo ay dapat maging sanhi ng paglaban sa loob ng materyal habang ang mga electron ay naglalakbay dito
5). Bakit ang isang superconductor ay isang perpektong Diamagnet?
Kapag ang materyal na superconducting ay itinatago sa loob ng isang magnetic field, pagkatapos ay itutulak nito ang magnetic flux mula sa katawan nito. Kapag cooled sa ilalim ng kritikal na temperatura pagkatapos ito ay nagpapakita ng perpektong diamagnetism.
Kaya, ito ay tungkol sa isang pangkalahatang-ideya ng superconductor. Ang isang superconductor ay maaaring magsagawa ng kuryente kung hindi man maglipat ng mga electron mula sa isang atom patungo sa isa pa nang walang pagtutol. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang mga halimbawa ng isang superconductor?
.
