Apa itu Superconductor: Jenis, Bahan & Sifat

Apa itu Superconductor: Jenis, Bahan & Sifat

Terdapat dua jenis bahan seperti logam dan juga penebat. Logam membenarkan aliran elektron dan membawa muatan elektrik dengannya seperti perak, tembaga, dan lain-lain, sedangkan penebat menahan elektron dan mereka tidak akan membenarkan aliran elektron seperti kayu, getah, dll. Pada abad ke-20, kaedah makmal baru dikembangkan oleh ahli fizik untuk menyejukkan bahan ke suhu sifar. Dia mula menyiasat beberapa elemen untuk mengetahui bagaimana elektrik akan diubah dalam keadaan seperti plumbum & merkuri, kerana mereka mengalirkan elektrik di bawah suhu tertentu tanpa rintangan. Mereka telah menemui tingkah laku yang sama dalam beberapa sebatian seperti dari seramik hingga nanotube karbon. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan superkonduktor.



Apa itu Superconductor?

Definisi: Bahan yang boleh mengalirkan elektrik tanpa rintangan dikenali sebagai superkonduktor. Dalam kebanyakan kes, dalam sebilangan bahan seperti sebatian sebaliknya unsur logam menawarkan sejumlah daya tahan pada suhu bilik, walaupun ia menawarkan rintangan rendah pada suhu dipanggil suhu kritikalnya.


Superconduktor

superkonduktor





Aliran elektron dari atom ke atom sering dilakukan dengan menggunakan bahan tertentu setelah mencapai suhu kritikal, oleh itu bahan tersebut dapat disebut bahan superkonduktif. Ini digunakan dalam pelbagai bidang seperti pengimejan resonans magnetik & sains perubatan. Sebilangan besar bahan yang terdapat di pasaran tidak bersifat superkonduktif. Jadi mereka mesti berada dalam keadaan tenaga yang sangat rendah untuk berubah menjadi superkonduktif. Penyelidikan semasa menumpukan pada pengembangan sebatian untuk berkembang menjadi superkonduktif pada suhu tinggi.

Jenis-Jenis Superconduktor

Superconduktor dikelaskan kepada dua jenis iaitu jenis-I & jenis-II.



Jenis-Superconduktor

jenis-superkonduktor

Superconduktor Jenis-I

Jenis superkonduktor ini merangkumi bahagian konduktif asas dan ini digunakan dalam bidang yang berbeza dari kabel elektrik hingga mikrocip pada komputer. Jenis superkonduktor kehilangan superkonduktiviti mereka dengan sangat mudah apabila ia diletakkan di medan magnet di medan magnet kritikal (Hc). Selepas itu, ia akan menjadi seperti konduktor. Jenis-jenis ini semikonduktor juga dinamakan sebagai superkonduktor lembut kerana alasan kehilangan superkonduktiviti. Superkonduktor ini mematuhi kesan Meissner sepenuhnya. The contoh superkonduktor adalah Zink dan Aluminium.

Superconduktor Jenis-II

Superconduktor jenis ini akan kehilangan superkonduktiviti mereka secara perlahan tetapi tidak hanya kerana ia disusun dalam medan magnet luaran. Apabila kita memerhatikan perwakilan grafik antara magnetisasi berbanding medan magnet, apabila semikonduktor jenis kedua diletakkan di dalam medan magnet, maka ia akan kehilangan superkonduktiviti secara perlahan.


Semikonduktor seperti ini akan mula kehilangan superkonduktiviti pada medan magnet yang kurang ketara & menjatuhkan superkonduktiviti mereka pada medan magnet kritikal yang lebih tinggi. Keadaan antara medan magnet kritikal yang lebih perlahan & medan magnet kritikal yang lebih tinggi dipanggil keadaan perantaraan sebaliknya keadaan pusaran.

Semikonduktor jenis ini juga dinamakan sebagai superkonduktor keras kerana alasan mereka kehilangan superkonduktiviti mereka perlahan tetapi tidak secara sederhana. Semikonduktor ini akan mematuhi kesan Meissner tetapi tidak sepenuhnya. Contoh terbaik ialah NbN dan Babi3. Superkonduktor ini berlaku untuk magnet superkonduktor medan yang kuat.

Bahan Superkonduktiviti

Kami tahu bahawa terdapat banyak bahan yang ada di mana sebahagian dari mereka akan melakukan superkonduktor. Tidak termasuk merkuri, superkonduktor asli adalah logam, semikonduktor, dll. Setiap bahan yang berbeza akan berubah menjadi superkonduktor pada suhu yang sedikit berbeza

Masalah utama dengan menggunakan sebilangan besar bahan ini adalah bahawa mereka akan melakukan superkonduktor dalam beberapa darjah sifar lengkap. Ini bermaksud apa-apa faedah yang anda perolehi dari kekurangan daya tahan yang anda pasti akan kehilangan termasuk menyejukkannya di tempat utama.

Loji janakuasa yang mendapatkan elektrik ke rumah anda di bawah dan kemudian kabel superkonduktor akan berbunyi dengan cemerlang. Oleh itu, ia akan menjimatkan sejumlah besar tenaga yang habis. Walau bagaimanapun, jika anda ingin menyejukkan bahagian besar & semua wayar transmisi di dalam loji untuk menyelesaikan sifar, mungkin anda akan membuang lebih banyak tenaga.

Sifat Superconductor

Bahan superkonduktor menunjukkan beberapa sifat luar biasa yang penting untuk teknologi semasa. Penyelidikan mengenai sifat-sifat ini masih terus dilakukan untuk mengenali dan menggunakan sifat-sifat ini dalam pelbagai bidang yang disenaraikan di bawah.

  • Kekonduksian Tidak Terbatas / Rintangan Elektrik Sifar
  • Kesan Meissner
  • Suhu Peralihan / Suhu Kritikal
  • Arus Josephson
  • Arus Kritikal
  • Arus Berterusan

Kekonduksian Tidak Terbatas / Rintangan Elektrik Sifar

Dalam keadaan Superconducting, bahan superkonduktor menggambarkan ketahanan elektrik sifar. Apabila bahan disejukkan di bawah suhu peralihannya, maka ketahanannya akan berkurang menjadi sifar secara tiba-tiba. Contohnya, Mercury menunjukkan ketahanan sifar di bawah 4k.

Kesan Meissner

Apabila superkonduktor disejukkan di bawah suhu kritikal, maka tidak membenarkan medan magnet masuk ke dalamnya. Kejadian ini pada superkonduktor dikenali sebagai kesan Meissner.

Suhu Peralihan

Suhu ini juga dikenali sebagai suhu kritikal. Apabila suhu kritikal bahan superkonduktor mengubah keadaan pengalir dari normal ke superkonduktor.

Josephson Semasa

Sekiranya kedua-dua superkonduktor dibahagikan dengan bantuan filem nipis dalam bahan penebat, maka ia membentuk persimpangan rintangan rendah untuk menemukan elektron dengan pasangan tembaga. Ia boleh terowong dari satu permukaan persimpangan ke permukaan yang lain. Jadi arus kerana aliran pasangan Cooper dikenali sebagai Josephson Current.

Arus Kritikal

Apabila arus dibekalkan melalui a pemandu dalam keadaan superkonduktor, maka medan magnet dapat dikembangkan. Sekiranya aliran arus meningkat melebihi kadar tertentu maka medan magnet dapat ditingkatkan, yang setara dengan nilai kritikal konduktor di mana ini kembali ke keadaan biasa. Aliran nilai semasa dikenali sebagai arus kritikal.

Arus Berterusan

Sekiranya cincin superkonduktor disusun dalam medan magnet di atas suhu kritikal, pada masa ini sejukkan cincin superkonduktor di bawah suhu kritikalnya. Sekiranya kita menghilangkan medan ini, maka aliran arus dapat disebabkan oleh gelang kerana induktansi diri. Dari undang-undang Lenz, arus yang diinduksi menentang perubahan dalam fluks yang mengalir melalui cincin. Apabila cincin diletakkan dalam keadaan superkonduktor, maka arus arus akan didorong untuk meneruskan aliran arus dinamakan sebagai arus berterusan. Arus ini menghasilkan fluks magnet untuk menjadikan fluks mengalir ke seluruh gelang malar.

Perbezaan antara Semikonduktor dan Superconductor

Perbezaan antara semikonduktor & superkonduktor dibincangkan di bawah.

Semikonduktor

Superconduktor

Kerintangan semikonduktor adalah terhadKerintangan superkonduktor adalah ketahanan elektrik sifar
Dalam hal ini, tolakan elektron membawa kepada ketahanan terhad.Dalam hal ini, daya tarikan elektron menyebabkan kehilangan daya tahan
Superconduktor tidak menunjukkan diamagnetisme yang sempurnaSuperconduktor menunjukkan diamagnetisme yang sempurna
Jurang tenaga superkonduktor adalah susunan beberapa eV.

Jurang tenaga superkonduktor berada pada tahap 10 ^ -4 eV.
Kuantisasi aliran dalam superkonduktor adalah unit 2e.Unit superkonduktor adalah e.

Aplikasi Super Conductor

Aplikasi superkonduktor merangkumi yang berikut.

  • Ini digunakan dalam generator, pecutan zarah, pengangkutan, motor elektrik , pengkomputeran, perubatan, penghantaran kuasa , dan lain-lain.
  • Superkonduktor terutama digunakan untuk membuat elektromagnet yang kuat dalam pengimbas MRI. Jadi ini digunakan untuk membahagi. Mereka juga boleh digunakan untuk memisahkan bahan magnet dan bukan magnet
  • Konduktor ini digunakan untuk menghantar kuasa untuk jarak jauh
  • Digunakan dalam memori atau elemen penyimpanan.

Soalan Lazim

1). Mengapa superkonduktor mesti sejuk?

Pertukaran tenaga akan menjadikan bahan menjadi lebih panas. Oleh itu, dengan menjadikan semikonduktor sejuk, terdapat lebih sedikit tenaga yang diperlukan untuk mengetuk elektron lebih kurang.

2). Adakah emas adalah superkonduktor?

Konduktor terbaik pada suhu bilik adalah emas, tembaga & perak sama sekali tidak berubah menjadi superkonduktor.

3). Adakah superkonduktor suhu bilik mungkin?

Suatu superkonduktor pada suhu bilik mampu ditunjukkan superkonduktiviti pada suhu sekitar 77 darjah Fahrenheit

4). Mengapa tidak ada rintangan pada superkonduktor?

Dalam superkonduktor, the rintangan elektrik tiba-tiba jatuh ke sifar kerana getaran & kekurangan atom mesti menyebabkan rintangan di dalam bahan semasa elektron melaluinya

5). Mengapa superkonduktor adalah Diamagnet yang sempurna?

Apabila bahan superkonduktor disimpan dalam medan magnet, maka ia mengeluarkan fluks magnet dari badannya. Apabila disejukkan di bawah suhu kritikal maka ia menunjukkan diamagnetisme ideal.

Oleh itu, ini adalah mengenai gambaran keseluruhan superkonduktor. Suatu superkonduktor boleh mengalirkan elektrik sebaliknya memindahkan elektron dari satu atom ke atom lain tanpa rintangan. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah contoh superkonduktor?
.