Vlastnosti nadproudových materiálů

Supravodiče mají některé neobvyklé vlastnosti, které je dělají velmi důležitými pro moderní technologii. Výzkum těchto neobvyklých vlastností supravodičů a jejich využití v různých oblastech technologie stále pokračuje. Níže jsou uvedeny tyto vlastnosti supravodičů:

1. Nulový elektrický odpor (nekonečná vodivost)

2. Jejnský efekt: vytlačení magnetického pole

3. Kritická teplota/Přechodová teplota

4. Kritické magnetické pole

5. Trvalé proudy

6. Josephsonovy proudy

7. Kritický proud

Nulový elektrický odpor nebo nekonečná vodivost

V supravodivém stavu ukazuje supravodič nulový elektrický odpor (nekonečnou vodivost). Když vzorek supravodiče ochladíme pod kritickou/přechodovou teplotu, jeho odpor se náhle sníží na nulu. Například rtuť ukazuje nulový odpor pod 4K.

Jejnský efekt (vytlačení magnetického pole)

Když je supravodič ochlazen pod kritickou teplotu Tc, vytlačí magnetické pole a nedovolí mu proniknout dovnitř. Tento jev v supravodičích se nazývá Jejnský efekt. Jejnský efekt je znázorněn na následujícím obrázku-

Kritická teplota/Přechodová teplota

Kritická teplota supravodiče je teplota, při které materiál přechází ze stavu normálního vodiče do stavu supravodiče. Tento přechod ze stavu normálního vodiče do stavu supravodiče je náhlý a úplný. Přechod rtuti ze stavu normálního vodiče do stavu supravodiče je znázorněn na následujícím obrázku.

Kritické magnetické pole

Supravodivý stav materiálu se zruší, když se magnetické pole (buď externí nebo vygenerované průchodem proudu samotným supravodičem) zvýší nad určitou hodnotu a vzorek začne chovat jako běžný vodič. Tato určitá hodnota magnetického pole, při které supravodič návratí do běžného stavu, se nazývá kritické magnetické pole. Hodnota kritického magnetického pole závisí na teplotě. Jak se teplota (pod kritickou teplotou) snižuje, zvyšuje se hodnota kritického magnetického pole. Variace kritického magnetického pole s teplotou je znázorněna na následujícím obrázku-

Trvalý proud

Pokud je kroužek z supravodiče umístěn v magnetickém poli nad jeho kritickou teplotou, a následně tento kroužek ochlazíme pod kritickou teplotu, a pak odstraníme magnetické pole, do kroužku se indukuje proud z důvodu jeho vlastní indukce. Podle Lenzova zákona je směr tohoto indukovaného proudu takový, že brání změnám toku průchodu kroužkem. Jelikož je kroužek v supravodivém stavu (nulový odpor), indukovaný proud v kroužku bude pokračovat v proudu, což se nazývá trvalý proud. Tento trvalý proud vytváří magnetický tok, který udržuje magnetický tok průchodu kroužkem konstantní.

Josephsonův proud

Pokud jsou dva supravodiče odděleny tenkou vrstvou izolačního materiálu, který tvoří nízkoodporný spoj, objevuje se, že páry Cooperových elektronů (utvořené fónovou interakcí) mohou tunelovat z jedné strany spoje na druhou. Proud, který plyne z toku těchto Cooperových párů, se nazývá Josephsonův proud.

Kritický proud

Když je proud vedán vodičem v supravodivém stavu, vyvine se magnetické pole. Pokud se proud zvýší nad určitou hodnotu, magnetické pole se zvýší až dosáhne kritické hodnoty, při které vodič návratí do svého normálního stavu. Tato hodnota proudu se nazývá kritický proud.

Prohlášení: Respektujte původ, kvalitní články jsou hodné zveřejnění, v případě porušení autorských práv se prosím obraťte na nás pro smazání.