Egenskaber af superledere

Superledende materialer viser nogle ekstraordinære egenskaber, der gør dem meget vigtige for moderne teknologi. Forskningen fortsætter for at forstå og udnytte disse ekstraordinære egenskaber hos superledere i forskellige teknologiske områder. De følgende egenskaber ved superledere er opført nedenfor-

1. Nul elektrisk resistans (ubegrænset ledeevne)

2. Meissner-effekt: Udskydelse af magnetfelt

3. Kritisk temperatur/overgangstemperatur

4. Kritisk magnetfelt

5. Bestandig strøm

6. Josephson-strøm

7. Kritisk strøm

Nul elektrisk resistans eller ubegrænset ledeevne

I superledende tilstand viser superledende materialet nul elektrisk resistans (ubegrænset ledeevne). Når et prøvestykke af et superledende materiale køles ned under dets kritiske temperatur/overgangstemperatur, falder dens resistans pludseligt til nul. For eksempel viser kviksølv nul resistans under 4 K.

Meissner-effekt (Udskydelse af magnetfelt)

En superleder, når den køles ned under den kritiske temperatur Tc, udskyder magnetfeltet og tillader ikke, at magnetfeltet trænger ind i den. Dette fænomen i superledere kaldes Meissner-effekten. Meissner-effekten vises på figuren nedenfor-

Kritisk temperatur/Overgangstemperatur

Den kritiske temperatur for et superledende materiale er temperaturen, hvorved materialet skifter fra normal ledende tilstand til superledende tilstand. Denne overgang fra normal ledende tilstand (fasen) til superledende tilstand (fasen) er pludselig/skarpt og fuldstændig. Overgangen fra normal ledende tilstand til superledende tilstand for kviksølv vises på figuren nedenfor.

Kritisk magnetfelt

Den superledende tilstand/fase af et superledende materiale brydes, når magnetfeltet (enten eksternt eller produceret af strømmen, der flyder igennem superlederen selv) øges over en bestemt værdi, og prøvestykket begynder at opføre sig som en almindelig leder. Denne bestemte værdi af magnetfeltet, hvorved superlederen vender tilbage til den normale tilstand, kaldes det kritiske magnetfelt. Værdien af det kritiske magnetfelt afhænger af temperaturen. Jo lavere temperaturen (under den kritiske temperatur), desto højere bliver værdien af det kritiske magnetfelt. Variationen i det kritiske magnetfelt med temperaturen vises på figuren nedenfor-

Bestandig strøm

Hvis en ring lavet af et superledende materiale placeres i et magnetfelt over dets kritiske temperatur, og derefter køles ringen ned under dets kritiske temperatur, og vi fjerner nu magnetfeltet, induceres en strøm i ringen pga. dens selvinduktance. Ifølge Lenz lov er retningen af denne inducerede strøm sådan, at den modvirker ændringen i flux, der passerer gennem ringen. Da ringen er i superledende tilstand (nul resistans), vil den inducerede strøm fortsætte med at flyde. Denne strøm kaldes den bestandige strøm. Denne bestandige strøm producerer en magnetisk flux, der gør magnetisk flux, der passerer gennem ringen, konstant.

Josephson-strøm

Hvis to superledere adskilles af en tynd film af isolerende materiale, der danner en låg resistans forbindelse, viser det sig, at Cooper-par (dannede ved fononinteraktion) af elektroner kan tunge fra den ene side af forbindelsen til den anden side. Strømmen, som skyldes flyden af disse Cooper-par, kaldes Josephson-strøm.

Kritisk strøm

Når en strøm sendes igennem en leder i superledende tilstand, dannes et magnetfelt. Hvis strømmen øges over en bestemt værdi, øges magnetfeltet op til kritisk værdi, hvorved lederen vender tilbage til sin normale tilstand. Denne værdi af strøm kaldes den kritiske strøm.

Erklæring: Respektér det originale, godartikler værd at dele, hvis der er krænkelse kontakt for sletning.