Propriétés des Supraconducteurs
Le matériau supraconducteur présente certaines propriétés extraordinaires qui en font des éléments très importants pour la technologie moderne. La recherche se poursuit pour comprendre et utiliser ces propriétés extraordinaires des supraconducteurs dans divers domaines de la technologie. Ces propriétés des supraconducteurs sont énumérées ci-dessous-
Résistance électrique nulle (Conductivité infinie)
Effet Meissner : Expulsion du champ magnétique
Température critique / Température de transition
Champ magnétique critique
Courants persistants
Courants de Josephson
Courant critique
Résistance électrique nulle ou Conductivité infinie
Dans l'état supraconducteur, le matériau supraconducteur montre une résistance électrique nulle (conductivité infinie). Lorsqu'un échantillon de matériau supraconducteur est refroidi en dessous de sa température critique / de transition, sa résistance diminue soudainement à zéro. Par exemple, le mercure montre une résistance nulle en dessous de 4 K.
Effet Meissner (Expulsion du champ magnétique)
Un supraconducteur, lorsqu'il est refroidi en dessous de la température critique Tc, expulse le champ magnétique et n'autorise pas ce champ à pénétrer à l'intérieur. Ce phénomène dans les supraconducteurs est appelé effet Meissner. L'effet Meissner est illustré dans la figure ci-dessous-
Température critique / Température de transition
La température critique d'un matériau supraconducteur est la température à laquelle le matériau passe de l'état conducteur normal à l'état supraconducteur. Cette transition de l'état conducteur normal (phase) à l'état supraconducteur (phase) est soudaine / nette et complète. La transition du mercure de l'état conducteur normal à l'état supraconducteur est montrée dans la figure ci-dessous.
Champ magnétique critique
L'état / phase supraconducteur d'un matériau supraconducteur se rompt lorsque le champ magnétique (externe ou produit par le courant circulant dans le supraconducteur lui-même) augmente au-delà d'une certaine valeur et que l'échantillon commence à se comporter comme un conducteur ordinaire. Cette valeur spécifique du champ magnétique au-delà de laquelle le supraconducteur revient à l'état ordinaire est appelée champ magnétique critique. La valeur du champ magnétique critique dépend de la température. À mesure que la température (en dessous de la température critique) diminue, la valeur du champ magnétique critique augmente. La variation du champ magnétique critique avec la température est illustrée dans la figure ci-dessous-
Courant persistant
Si un anneau fabriqué à partir d'un supraconducteur est placé dans un champ magnétique au-dessus de sa température critique, puis refroidi en dessous de sa température critique, et si on retire ensuite le champ magnétique, un courant est induit dans l'anneau en raison de son auto-inductance. Selon la loi de Lenz, la direction de ce courant induit est telle qu'il s'oppose à la variation du flux passant à travers l'anneau. Comme l'anneau est dans l'état supraconducteur (résistance nulle), le courant induit continue de circuler. Ce courant est appelé courant persistant. Ce courant persistant produit un flux magnétique qui maintient constant le flux magnétique passant à travers l'anneau.
Courant de Josephson
Si deux supraconducteurs sont séparés par un film mince de matériau isolant, formant une jonction à faible résistance, il a été constaté que les paires de Cooper (formées par interaction phononique) peuvent tunneliser d'un côté de la jonction à l'autre. Le courant, dû à l'écoulement de telles paires de Cooper, est appelé courant de Josephson.
Courant critique
Lorsqu'un courant est passé à travers un conducteur dans l'état supraconducteur, un champ magnétique se développe. Si le courant augmente au-delà d'une certaine valeur, le champ magnétique augmente jusqu'à la valeur critique à laquelle le conducteur retourne à son état normal. Cette valeur de courant est appelée courant critique.
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