Eigenschaften von Supraleitern
Die supraleitende Materialien zeigen einige außergewöhnliche Eigenschaften, die sie für moderne Technologien sehr wichtig machen. Die Forschung dazu, diese außergewöhnlichen Eigenschaften von Supraleitern in verschiedenen technologischen Bereichen zu verstehen und zu nutzen, läuft noch. Diese Eigenschaften der Supraleiter sind wie folgt aufgelistet-
Null elektrischer Widerstand (unendliche Leitfähigkeit)
Meissner-Effekt: Verdrängung des magnetischen Feldes
kritische Temperatur/Übergangstemperatur
kritisches Magnetfeld
Persistente Ströme
Josephson-Ströme
kritischer Strom
Null elektrischer Widerstand oder unendliche Leitfähigkeit
Im supraleitenden Zustand zeigt das supraleitende Material einen Null-Widerstand (unendliche Leitfähigkeit). Wenn ein Probekörper aus supraleitendem Material unterhalb seiner kritischen Temperatur/Übergangstemperatur gekühlt wird, reduziert sich sein Widerstand plötzlich auf null. Zum Beispiel zeigt Quecksilber bei Temperaturen unter 4 K keinen Widerstand.
Meissner-Effekt (Verdrängung des magnetischen Feldes)
Wenn ein Supraleiter unterhalb der kritischen Temperatur Tc gekühlt wird, verdrängt er das magnetische Feld und lässt es nicht in ihn eindringen. Dieses Phänomen in Supraleitern wird als Meissner-Effekt bezeichnet. Der Meissner-Effekt ist in der unten stehenden Abbildung dargestellt-
Kritische Temperatur/Übergangstemperatur
Die kritische Temperatur eines supraleitenden Materials ist die Temperatur, bei der das Material vom normalen leitenden Zustand in den supraleitenden Zustand übergeht. Dieser Übergang vom normalen leitenden Zustand (Phase) zum supraleitenden Zustand (Phase) ist plötzlich/scharf und vollständig. Der Übergang von Quecksilber vom normalen leitenden Zustand zum supraleitenden Zustand ist in der unten stehenden Abbildung dargestellt.
Kritisches Magnetfeld
Der supraleitende Zustand/Phasen eines supraleitenden Materials bricht ab, wenn das Magnetfeld (entweder extern oder durch den im Supraleiter fließenden Strom selbst erzeugt) einen bestimmten Wert überschreitet und der Probenkörper beginnt, sich wie ein gewöhnlicher Leiter zu verhalten. Dieser bestimmte Wert des Magnetfeldes, bei dem der Supraleiter in den gewöhnlichen Zustand zurückkehrt, wird als kritisches Magnetfeld bezeichnet. Der Wert des kritischen Magnetfeldes hängt von der Temperatur ab. Je niedriger die Temperatur (unterhalb der kritischen Temperatur) fällt, desto höher wird der Wert des kritischen Magnetfeldes. Die Variation des kritischen Magnetfeldes mit der Temperatur ist in der unten stehenden Abbildung dargestellt-
Persistenter Strom
Wenn ein Ring aus einem Supraleiter in einem Magnetfeld oberhalb seiner kritischen Temperatur platziert wird, dann der Ring des Supraleiters unterhalb seiner kritischen Temperatur gekühlt wird und nun das Magnetfeld entfernt wird, wird durch die Selbstinduktion ein Strom im Ring induziert. Gemäß dem Lenz'schen Gesetz hat die Richtung dieses induzierten Stromes so, dass er die Änderung des Flusses durch den Ring entgegenwirkt. Da der Ring im supraleitenden Zustand (Null-Widerstand) ist, wird der induzierte Strom im Ring weiterfließen. Dieser Strom wird persistenter Strom genannt. Dieser persistente Strom erzeugt einen magnetischen Fluss, der den magnetischen Fluss, der durch den Ring fließt, konstant hält.
Josephson-Strom
Wenn zwei Supraleiter durch einen dünnen Film eines isolierenden Materials getrennt sind, das eine Niederwiderstandsschaltung bildet, kann festgestellt werden, dass die Cooper-Paare (durch Phonon-Wechselwirkung gebildet) von einer Seite der Schaltung zur anderen tunneln können. Der Strom, der durch den Fluss solcher Cooper-Paare entsteht, wird Josephson-Strom genannt.
Kritischer Strom
Wenn ein Strom durch einen Leiter im supraleitenden Zustand geleitet wird, entwickelt sich ein magnetisches Feld. Wenn der Strom über einen bestimmten Wert steigt, erhöht sich das magnetische Feld bis zu einem kritischen Wert, bei dem der Leiter in seinen normalen Zustand zurückkehrt. Dieser Stromwert wird als kritischer Strom bezeichnet.
Erklärung: Respektieren Sie die Originalartikel, gute Artikel sind es wert, geteilt zu werden. Bei Urheberrechtsverletzungen kontaktieren Sie uns bitte, um den Artikel zu löschen.
