Proprietà dei superconduttori
Il materiale superconduttore presenta alcune proprietà straordinarie che lo rendono molto importante per la tecnologia moderna. La ricerca è ancora in corso per comprendere e sfruttare queste proprietà straordinarie dei superconduttori in vari campi della tecnologia. Le proprietà dei superconduttori sono elencate di seguito-
Resistenza Elettrica Zero (Conduttività Infinita)
Effetto Meissner: Espulsione del campo magnetico
Temperatura Critica/Temperatura di Transizione
Campo Magnetico Critico
Correnti Persistenti
Correnti Josephson
Corrente Critica
Resistenza Elettrica Zero o Conduttività Infinita
Nello stato superconduttore, il materiale superconduttore mostra una resistenza elettrica zero (conduttività infinita). Quando un campione di materiale superconduttore viene raffreddato al di sotto della sua temperatura critica/temperatura di transizione, la sua resistenza si riduce improvvisamente a zero. Ad esempio, il mercurio mostra una resistenza zero al di sotto dei 4K.
Effetto Meissner (Espulsione del Campo Magnetico)
Un superconduttore, quando viene raffreddato al di sotto della temperatura critica Tc, espelle il campo magnetico e non permette al campo magnetico di penetrare all'interno. Questo fenomeno nei superconduttori è chiamato effetto Meissner. L'effetto Meissner è mostrato nella figura qui sotto-
Temperatura Critica/Temperatura di Transizione
La temperatura critica di un materiale superconduttore è la temperatura alla quale il materiale passa dallo stato di conduzione normale allo stato superconduttore. Questa transizione dallo stato di conduzione normale (fase) allo stato superconduttore (fase) è improvvisa / netta e completa. La transizione del mercurio dallo stato di conduzione normale allo stato superconduttore è mostrata nella figura qui sotto.
Campo Magnetico Critico
Lo stato/la fase superconduttore di un materiale superconduttore si interrompe quando il campo magnetico (esterno o prodotto dalla corrente che scorre nel superconduttore stesso) aumenta oltre un certo valore e il campione inizia a comportarsi come un conduttore ordinario. Questo determinato valore di campo magnetico, oltre il quale il superconduttore torna allo stato normale, è chiamato campo magnetico critico. Il valore del campo magnetico critico dipende dalla temperatura. Man mano che la temperatura (al di sotto della temperatura critica) diminuisce, il valore del campo magnetico critico aumenta. La variazione del campo magnetico critico con la temperatura è mostrata nella figura qui sotto-
Corrente Persistente
Se un anello fatto di un superconduttore viene posto in un campo magnetico sopra la sua temperatura critica, ora si raffredda l'anello di superconduttore al di sotto della sua temperatura critica e ora, se rimuoviamo il campo magnetico, viene indotta una corrente nell'anello a causa della sua auto-induttanza. Secondo la legge di Lenz, la direzione di questa corrente indotta è tale da opporsi alla variazione del flusso che passa attraverso l'anello. Poiché l'anello è nello stato superconduttore (resistenza zero), la corrente indotta nell'anello continuerà a fluire. Questa corrente è chiamata corrente persistente. Questa corrente persistente produce un flusso magnetico che mantiene costante il flusso magnetico che passa attraverso l'anello.
Corrente Josephson
Se due superconduttori sono separati da un sottile strato di materiale isolante, che forma una giunzione a bassa resistenza, si scopre che le coppie di Cooper (formate dall'interazione fononica) possono tunnelare da un lato della giunzione all'altro. La corrente, dovuta al flusso di tali coppie di Cooper, è chiamata corrente Josephson.
Corrente Critica
Quando una corrente viene fatta passare attraverso un conduttore nello stato superconduttore, si sviluppa un campo magnetico. Se la corrente aumenta oltre un determinato valore, il campo magnetico aumenta fino al valore critico, al quale il conduttore torna allo stato normale. Questo valore di corrente è chiamato corrente critica.
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