Hay dos tipos de materiales como metales y aislantes. Los metales permiten el flujo de electrones y llevan carga eléctrica con ellos como plata, cobre, etc., mientras que los aisladores retienen electrones y no permiten el flujo de electrones como madera, caucho, etc. En el siglo XX, los nuevos métodos de laboratorio fueron desarrollados por físicos para enfriar materiales a temperatura cero. Comenzó a investigar sobre algunos elementos para saber cómo electricidad cambiará en condiciones como el plomo y el mercurio, ya que conducen la electricidad a una determinada temperatura sin resistencia. Han descubierto el mismo comportamiento en varios compuestos, desde la cerámica hasta los nanotubos de carbono. Este artículo analiza una descripción general del superconductor.
¿Qué es un superconductor?
Definición: Un material que puede conducir electricidad sin resistencia se conoce como superconductor. En la mayoría de los casos, en algunos materiales como los compuestos, de lo contrario, los elementos metálicos ofrecen cierta resistencia a temperatura ambiente, aunque ofrecen baja resistencia a una temperatura ambiente. la temperatura se llama su temperatura crítica.
superconductor
El flujo de electrones de un átomo a otro se realiza con frecuencia utilizando ciertos materiales una vez que alcanzan la temperatura crítica, por lo que el material se puede llamar material superconductor. Estos se emplean en numerosos campos como la resonancia magnética y la ciencia médica. La mayoría de los materiales disponibles en el mercado no son superconductores. Por lo tanto, deben estar en un estado de muy baja energía para convertirse en superconductores. La investigación actual se centra en el desarrollo de compuestos para convertirse en superconductores a altas temperaturas.
Tipos de superconductores
Los superconductores se clasifican en dos tipos, a saber, tipo I y tipo II.
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Superconductor de tipo I
Este tipo de superconductor incluye partes conductoras básicas que se utilizan en diferentes campos, desde cableado eléctrico hasta microchips en la computadora. Estos tipos de superconductores pierden su superconductividad de manera muy simple cuando se colocan en el campo magnético en el campo magnético crítico (Hc). Después de eso, se convertirá en un conductor. Estos tipos de semiconductores también se denominan superconductores blandos debido a la pérdida de superconductividad. Estos superconductores obedecen completamente al efecto Meissner. los ejemplos de superconductores son zinc y aluminio.
Superconductor tipo II
Este tipo de superconductor perderá su superconductividad lentamente, pero no simplemente, ya que está dispuesto dentro del campo magnético exterior. Cuando observamos la representación gráfica entre la magnetización y el campo magnético, cuando el segundo tipo de semiconductor se coloca dentro de un campo magnético, perderá su superconductividad lentamente.
Este tipo de semiconductores comenzará a perder su superconductividad en el campo magnético menos significativo y perderá totalmente su superconductividad en el campo magnético crítico más alto. La condición entre el campo magnético crítico más leve y el campo magnético crítico más alto se denomina estado intermedio, de lo contrario, estado de vórtice.
Este tipo de semiconductor también se denomina superconductores duros debido a que pierden su superconductividad de forma lenta pero no sencilla. Estos semiconductores obedecerán el efecto de Meissner pero no totalmente. Los mejores ejemplos de estos son NbN y Babi3. Estos superconductores son aplicables para imanes superconductores de campo fuerte.
Materiales de superconductividad
Sabemos que hay muchos materiales disponibles donde algunos de ellos se superconducirán. Excepto el mercurio, los superconductores originales son metales, semiconductores, etc. Cada material diferente se convertirá en un superconductor a una temperatura un poco diversa
El principal problema al utilizar la mayoría de estos materiales es que se superconducirán en unos pocos grados de cero completo. Esto significa que cualquier beneficio que obtenga de la falta de resistencia lo perderá casi con certeza al enfriarlos en el lugar principal.
La planta de energía que lleva la electricidad a su hogar hacia abajo y luego los cables superconductores hará un ruido brillante. Por lo que conservará enormes cantidades de energía agotada. Sin embargo, si desea enfriar piezas grandes y todos los cables de transmisión dentro de la planta para completar cero, probablemente desperdiciará más energía.
Propiedades del superconductor
Los materiales superconductores muestran algunas propiedades asombrosas que son esenciales para la tecnología actual. La investigación sobre estas propiedades todavía está en curso para reconocer y utilizar estas propiedades en varios campos que se enumeran a continuación.
- Conductividad infinita / Resistencia eléctrica cero
- Efecto Meissner
- Temperatura de transición / temperatura crítica
- Corrientes de Josephson
- Corriente Crítica
- Corrientes persistentes
Conductividad infinita / Resistencia eléctrica cero
En la condición de superconductor, el material superconductor ilustra la resistencia eléctrica cero. Cuando el material se enfría por debajo de su temperatura de transición, su resistencia se reducirá repentinamente a cero. Por ejemplo, Mercurio muestra una resistencia cero por debajo de 4k.
Efecto Meissner
Cuando un superconductor se enfría a una temperatura crítica, no permite que el campo magnético lo atraviese. Esta ocurrencia en superconductores se conoce como efecto Meissner.
Temperatura de transición
Esta temperatura también se conoce como temperatura crítica. Cuando la temperatura crítica de un material superconductor cambia el estado conductor de normal a superconductor.
Corriente de Josephson
Si los dos superconductores se dividen con la ayuda de una película delgada de material aislante, se forma una unión de baja resistencia para fundar los electrones con el par de cobre. Puede hacer un túnel desde una superficie de la unión a la otra superficie. Entonces, la corriente debida al flujo de pares de cobre se conoce como corriente de Josephson.
Corriente Crítica
Cuando la corriente suministrada a través de un conductor bajo la condición de superconductor, entonces se puede desarrollar un campo magnético. Si el flujo de corriente aumenta más allá de una cierta tasa, entonces se puede mejorar el campo magnético, que es equivalente al valor crítico del conductor en el que este vuelve a su condición habitual. El flujo de valor actual se conoce como corriente crítica.
Corrientes persistentes
Si un anillo superconductor está dispuesto en un campo magnético por encima de su temperatura crítica, en la actualidad enfría el anillo superconductor por debajo de su temperatura crítica. Si eliminamos este campo, entonces el flujo de corriente puede inducirse dentro del anillo debido a su autoinductancia. De acuerdo con la ley de Lenz, la corriente inducida se opone al cambio dentro del flujo que fluye a través del anillo. Cuando el anillo se coloca en una condición superconductora, entonces el flujo de corriente será inducido a continuar, el flujo de corriente se denomina corriente persistente. Esta corriente genera un flujo magnético para hacer que el flujo fluya a través del anillo constante.
Diferencia entre semiconductor y superconductor
La diferencia entre semiconductor y superconductor se analiza a continuación.
| Semiconductor | Superconductor |
| La resistividad del semiconductor es finita | La resistividad de un superconductor es resistividad eléctrica cero. |
| En esto, la repulsión de electrones conduce a una resistividad finita. | En esto, la atracción de electrones conduce a la pérdida de resistividad. |
| Los superconductores no muestran un diamagnetismo perfecto | Los superconductores muestran un diamagnetismo perfecto |
| La brecha de energía de un superconductor es del orden de unos pocos eV.
| La brecha de energía de los superconductores es del orden de 10 ^ -4 eV. |
| La cuantificación de flujo en superconductores es 2e unidades. | La unidad de un superconductor es e. |
Aplicaciones de Super Conductor
Las aplicaciones de los superconductores incluyen las siguientes.
- Estos se utilizan en generadores, aceleradores de partículas, transporte, motor electrico informática, médica, transmisión de potencia , etc.
- Superconductores utilizados principalmente para crear potentes electroimanes en escáneres de resonancia magnética. Entonces estos se usan para dividir. También se pueden utilizar para separar materiales magnéticos y no magnéticos.
- Este conductor se utiliza para transmitir energía a largas distancias.
- Se utiliza en elementos de memoria o almacenamiento.
Preguntas frecuentes
1). ¿Por qué los superconductores tienen que estar fríos?
El intercambio de energía hará que el material se caliente. Entonces, al enfriar el semiconductor, se requiere una cantidad menor de energía para golpear los electrones aproximadamente.
2). ¿Es el oro un superconductor?
Los mejores conductores a temperatura ambiente son el oro, el cobre y la plata no se convierten en superconductores en absoluto.
3). ¿Es posible un superconductor a temperatura ambiente?
Un superconductor a temperatura ambiente es capaz de mostrar superconductividad a temperaturas alrededor de 77 grados Fahrenheit
4). ¿Por qué no hay resistencia en los superconductores?
En un superconductor, el resistencia eléctrica cae inesperadamente a cero debido a las vibraciones y los defectos de los átomos deben causar resistencia dentro del material mientras los electrones viajan a través de él
5). ¿Por qué un superconductor es un diamagnet perfecto?
Cuando el material superconductor se mantiene dentro de un campo magnético, expulsa el flujo magnético de su cuerpo. Cuando se enfría por debajo de la temperatura crítica, muestra un diamagnetismo ideal.
Por lo tanto, se trata de una descripción general del superconductor. Un superconductor puede conducir electricidad, de lo contrario transferir electrones de un átomo a otro sin resistencia. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuáles son los ejemplos de un superconductor?
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