Właściwości nadprzewodników

Materiały nadprzewodzące wykazują niezwykłe właściwości, które sprawiają, że są one bardzo ważne dla nowoczesnej technologii. Badania nad tymi niezwykłymi właściwościami nadprzewodników i ich zastosowaniem w różnych dziedzinach technologii nadal trwają. Poniżej wymienione są takie właściwości nadprzewodników:

1. Zero oporu elektrycznego (nieskończona przewodność)

2. Efekt Meissnera: Wypychanie pola magnetycznego

3. Temperatura krytyczna/temperatura przejścia

4. Pole magnetyczne krytyczne

5. Trwałe prądy

6. Prądy Josephsona

7. Prąd krytyczny

Zero oporu elektrycznego lub nieskończona przewodność

W stanie nadprzewodzącym materiał nadprzewodzący wykazuje zero oporu elektrycznego (nieskończoną przewodność). Gdy próbkę materiału nadprzewodzącego ochłodzi się poniżej temperatury krytycznej/temperatury przejścia, jego opór spada nagle do zera. Na przykład rtęć wykazuje zero oporu poniżej 4K.

Efekt Meissnera (wypychanie pola magnetycznego)

Gdy nadprzewodnik zostaje ochłodzony poniżej temperatury krytycznej Tc, wypycha on pole magnetyczne i nie pozwala mu na przeniknięcie do wnętrza. Ten fenomen w nadprzewodnikach nazywany jest efektem Meissnera. Efekt Meissnera przedstawiony jest na poniższym rysunku-

Temperatura krytyczna/temperatura przejścia

Temperatura krytyczna materiału nadprzewodzącego to temperatura, przy której materiał zmienia stan z normalnego przewodzenia do stanu nadprzewodzenia. To przejście z normalnego stanu przewodzenia (fazy) do stanu nadprzewodzenia (fazy) jest nagłe i pełne. Przejście rtęci z normalnego stanu przewodzenia do stanu nadprzewodzenia przedstawione jest na poniższym rysunku.

Pole magnetyczne krytyczne

Stan nadprzewodzenia materiału nadprzewodzącego ulega zniszczeniu, gdy pole magnetyczne (zewnętrzne lub wytworzone przez prąd płynący przez nadprzewodnik) wzrasta ponad pewną wartość, a próbka zaczyna zachowywać się jak zwykły przewodnik. Ta określona wartość pola magnetycznego, powyżej której nadprzewodnik wraca do zwykłego stanu, nazywana jest polem magnetycznym krytycznym. Wartość pola magnetycznego krytycznego zależy od temperatury. Gdy temperatura (poniżej temperatury krytycznej) maleje, wartość pola magnetycznego krytycznego rośnie. Zmiana pola magnetycznego krytycznego w zależności od temperatury przedstawiona jest na poniższym rysunku-

Trwały prąd

Jeśli pierścień wykonany z nadprzewodnika zostanie umieszczony w polu magnetycznym powyżej temperatury krytycznej, a następnie schłodzony poniżej temperatury krytycznej, a następnie usunięte będzie pole magnetyczne, w pierścieniu indukuje się prąd z powodu jego własnej indukcji. Zgodnie z Prawem Lenza, kierunek tego indukowanego prądu jest taki, aby przeciwstawić się zmianie strumienia magnetycznego przechodzącego przez pierścień. Ponieważ pierścień jest w stanie nadprzewodzenia (zero oporu), indukowany prąd będzie kontynuował swój przepływ. Ten prąd nazywany jest trwałym prądem. Ten stały prąd tworzy strumień magnetyczny, który utrzymuje strumień magnetyczny przechodzący przez pierścień stały.

Prąd Josephsona

Jeśli dwa nadprzewodniki są oddzielone cienką warstwą izolującego materiału, tworząc niskoodporne połączenie, okazuje się, że pary Cooper (utworzone poprzez interakcję fononów) mogą tunelować z jednej strony połączenia na drugą. Prąd, wynikający z przepływu takich par Cooper, nazywany jest prądem Josephsona.

Prąd krytyczny

Gdy prąd przepływa przez przewodnik w stanie nadprzewodzenia, powstaje pole magnetyczne. Jeśli prąd wzrośnie powyżej określonej wartości, pole magnetyczne wzrośnie do wartości krytycznej, przy której przewodnik wróci do normalnego stanu. Ta wartość prądu nazywana jest prądem krytycznym.

Oświadczenie: Szacuj oryginal, dobre artykuły są wartego udostępniania, jesli istnieje naruszenie autorskich praw proszę o kontakt z celami usunięcia.