초전도체의 특성
초전도 물질은 현대 기술에서 매우 중요한 특성을 보여줍니다. 이러한 초전도체의 놀라운 특성을 이해하고 다양한 기술 분야에서 활용하기 위한 연구가 계속되고 있습니다. 아래에 이러한 초전도체의 특성이 나열되어 있습니다.
영 전기 저항 또는 무한 전도성
초전도 상태에서 초전도 물질은 영 전기 저항(무한 전도성)을 보여줍니다. 초전도 물질의 샘플이 임계 온도/상전이 온도 아래로 냉각되면 그 저항이 갑자기 영으로 줄어듭니다. 예를 들어 수은은 4K 이하에서 영 저항을 나타냅니다.
마이스너 효과 (자장의 배출)
초전도체는 임계 온도(Tc) 아래로 냉각되면 자장을 배출하며, 자장이 내부로 침투하는 것을 허용하지 않습니다. 이 현상을 마이스너 효과라고 합니다. 다음 그림은 마이스너 효과를 보여줍니다.
임계 온도/상전이 온도
초전도 물질의 임계 온도는 물질이 정상 전도 상태에서 초전도 상태로 변환되는 온도입니다. 이 변화는 갑작스럽고 완전합니다. 수은이 정상 전도 상태에서 초전도 상태로 변환되는 과정은 다음 그림에 표시되어 있습니다.
임계 자장
초전도 상태/상태의 초전도 물질은 외부 자장이나 초전도체 자체에서 발생한 자장이 특정 값 이상으로 증가하면 깨집니다. 이 특정 자장 값을 넘어서 초전도체가 일반 전도체로 돌아갈 때 이를 임계 자장이라고 합니다. 임계 자장의 값은 온도에 따라 달라집니다. 임계 온도 아래에서 온도가 낮아질수록 임계 자장의 값이 증가합니다. 다음 그림은 임계 자장과 온도 사이의 관계를 보여줍니다.
지속 전류
초전도체로 만든 고리가 임계 온도 위에서 자장에 노출된 경우, 초전도체 고리를 임계 온도 아래로 냉각시키고 이제 자장을 제거하면 자기 유도에 의해 전류가 고리에 유도됩니다. 렌츠 법칙에 따르면, 이 유도 전류의 방향은 고리에 통과하는 플럭스의 변화를 반대합니다. 고리가 초전도 상태(영 저항)이므로, 유도된 전류는 계속 흐르게 됩니다. 이를 지속 전류라고 합니다. 이 지속 전류는 고리에 자기 플럭스를 생성하여 고리에 통과하는 플럭스를 일정하게 유지합니다.
조셉슨 전류
두 개의 초전도체가 얇은 절연체 필름으로 분리되어 저저항 접합을 형성할 때, 음성자 상호작용으로 형성된 쿠퍼 쌍이 접합의 한쪽에서 다른 쪽으로 터널링할 수 있는 것을 발견했습니다. 이러한 쿠퍼 쌍의 흐름으로 인한 전류를 조셉슨 전류라고 합니다.
임계 전류
초전도 상태에서 전류가 도체를 통과할 때, 자장이 발생합니다. 만약 전류가 특정 값 이상으로 증가하면 자장이 임계 값까지 증가하여 도체가 일반 상태로 돌아갑니다. 이 전류 값을 임계 전류라고 합니다.
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