सुपरकंडक्टरों के गुण
सुपरकंडक्टिंग सामग्री कुछ असाधारण गुणों को प्रदर्शित करती है जो आधुनिक प्रौद्योगिकी के लिए उन्हें बहुत महत्वपूर्ण बनाते हैं। इन सुपरकंडक्टरों के असाधारण गुणों को समझने और विभिन्न प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में उनका उपयोग करने के लिए अभी भी शोध चल रहा है। सुपरकंडक्टरों के इन गुणों की सूची नीचे दी गई है-
शून्य विद्युत प्रतिरोध (अनंत चालकता)
मेस्नर प्रभाव: चुंबकीय क्षेत्र का निष्कासन
क्रिटिकल तापमान/परिवर्तन तापमान
क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र
स्थायी धाराएँ
जोसेफसन धाराएँ
क्रिटिकल धारा
शून्य विद्युत प्रतिरोध या अनंत चालकता
सुपरकंडक्टिंग अवस्था में, सुपरकंडक्टिंग सामग्री शून्य विद्युत प्रतिरोध (अनंत चालकता) को प्रदर्शित करती है। जब सुपरकंडक्टिंग सामग्री का नमूना अपने क्रिटिकल तापमान/परिवर्तन तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है, तो इसका प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाता है। उदाहरण के लिए, पारा 4K से नीचे शून्य प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।
मेस्नर प्रभाव (चुंबकीय क्षेत्र का निष्कासन)
एक सुपरकंडक्टर, जब इसे क्रिटिकल तापमान Tc से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह चुंबकीय क्षेत्र को निष्कासित करता है और चुंबकीय क्षेत्र को अपने अंदर प्रवेश करने नहीं देता। सुपरकंडक्टरों में यह घटना मेस्नर प्रभाव कहलाती है। मेस्नर प्रभाव नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है-
क्रिटिकल तापमान/परिवर्तन तापमान
सुपरकंडक्टिंग सामग्री का क्रिटिकल तापमान वह तापमान है जिस पर सामग्री सामान्य चालक अवस्था से सुपरकंडक्टिंग अवस्था में बदल जाती है। यह सामान्य चालक अवस्था (फेज) से सुपरकंडक्टिंग अवस्था (फेज) में अचानक / तीव्र और पूर्ण रूप से परिवर्तन होता है। पारे का सामान्य चालक अवस्था से सुपरकंडक्टिंग अवस्था में परिवर्तन नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र
सुपरकंडक्टिंग सामग्री की सुपरकंडक्टिंग अवस्था/फेज, जब चुंबकीय क्षेत्र (बाहरी या सुपरकंडक्टर से प्रवाहित होने वाली धारा द्वारा उत्पन्न) एक निश्चित मान से बढ़ जाता है, तो टूट जाती है और नमूना सामान्य चालक की तरह व्यवहार करना शुरू कर देता है। यह चुंबकीय क्षेत्र का निश्चित मान, जिस से परे सुपरकंडक्टर सामान्य अवस्था में वापस आ जाता है, को क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है। क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र का मान तापमान पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे तापमान (क्रिटिकल तापमान से नीचे) घटता है, क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र का मान बढ़ता जाता है। तापमान के साथ क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है-
स्थायी धारा
यदि एक सुपरकंडक्टिंग सामग्री से बने एक वलय को उसके क्रिटिकल तापमान से ऊपर एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाए, अब उस सुपरकंडक्टिंग वलय को अपने क्रिटिकल तापमान से नीचे ठंडा किया जाए और अब यदि हम चुंबकीय क्षेत्र को हटा दें, तो वलय में इसके स्व-आवेशन के कारण एक धारा प्रेरित होती है। लेन्ज के नियम के अनुसार इस प्रेरित धारा की दिशा ऐसी होती है कि यह वलय में गुजरने वाले फ्लक्स में परिवर्तन का विरोध करती है। चूंकि वलय सुपरकंडक्टिंग अवस्था (शून्य प्रतिरोध) में है, इसलिए प्रेरित धारा वलय में लगातार प्रवाहित रहती है, इस धारा को स्थायी धारा कहा जाता है। यह स्थायी धारा एक चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न करती है जो वलय में गुजरने वाले चुंबकीय फ्लक्स को स्थिर बनाती है।
जोसेफसन धारा
यदि दो सुपरकंडक्टरों को एक अवरोधी सामग्री की पतली फिल्म से अलग किया जाए, जो एक कम प्रतिरोध जंक्शन बनाती है, तो पाया जाता है कि इलेक्ट्रॉनों के कुपर युग्म (फोनन अंतरक्रिया द्वारा बने) जंक्शन के एक ओर से दूसरी ओर टनलिंग कर सकते हैं। ऐसे कुपर युग्मों के प्रवाह के कारण उत्पन्न धारा को जोसेफसन धारा कहा जाता है।
क्रिटिकल धारा
जब सुपरकंडक्टिंग अवस्था में एक चालक में धारा प्रवाहित की जाती है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र विकसित होता है। यदि धारा एक निश्चित मान से बढ़ जाती है, तो चुंबकीय क्षेत्र क्रिटिकल मान तक बढ़ जाता है, जिस पर चालक अपनी सामान्य अवस्था में वापस आ जाता है। इस धारा का मान क्रिटिकल धारा कहलाता है।
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