Superprevodnik
Superprevodnik je snov, ki prevaja elektriko brez upora, ko postane hladnejša od "kritične temperature". Pri tej temperaturi se lahko elektroni prosto gibljejo po snovi. Superprevodniki se razlikujejo od običajnih prevodnikov, tudi zelo dobrih. Običajni prevodniki počasi izgubljajo upornost, ko se ohladijo. V nasprotju s tem pa superprevodniki svojo upornost izgubijo naenkrat. To je primer faznega prehoda. Velika magnetna polja uničijo superprevodnost in ponovno vzpostavijo običajno prevodno stanje.
Magnet, ki se giblje ob vodniku, običajno z elektromagnetno indukcijo povzroča tokove v vodniku. Toda superprevodnik z indukcijo površinskih tokov dejansko v celoti izrinja magnetna polja. Namesto da bi prepuščal magnetno polje, se superprevodnik obnaša kot magnet, ki je usmerjen v nasprotno smer, kar pravi magnet odbija. Temu pravimo Meissnerjev učinek, ki ga lahko dokažemo z levitiranjem superprevodnika nad magneti ali obratno.
Magnet levitira nad visokotemperaturnim superprevodnikom, hlajenim s tekočim dušikom. Na površini superprevodnika teče trajni električni tok. Ta izključuje magnetno polje magneta (Faradayev zakon o indukciji). Električni tok tvori elektromagnet, ki magnet odbija.
Zgodovina superprevodnikov
| 1911 | superprevodnost, ki jo je odkrila Heike Kamerlingh Onnes |
| 1933 | Meissnerjev učinek, ki sta ga odkrila Walter Meissner in Robert Ochsenfeld |
| 1957 | teoretična razlaga superprevodnosti, ki so jo predstavili John Bardeen, Leon Cooper in John Schrieffer (teorija BCS). |
| 1962 | napovedano tuneliranje superprevodnih Cooperjevih parov skozi izolacijsko pregrado |
| 1986 | Alex Müller in Georg Bednorz sta odkrila keramični superprevodnik. Keramika je običajno izolator. Spojina lantana, barija, bakra in kisika s kritično temperaturo 30 K. Odprla je možnosti za nove superprevodnike. |
Aplikacije
- Superprevodna kvantna interferenčna naprava (SQUID)
- Pospeševalniki delcev
- Pospeševalniki malih delcev v zdravstvu
- Levirajoči vlaki
- Jedrska fuzija
- MRI skener
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je superprevodnik?
O: Superprevodnik je snov, ki prevaja elektriko brez upora, ko postane hladnejša od "kritične temperature". Pri tej temperaturi se lahko elektroni prosto gibljejo po snovi.
V: V čem se superprevodnik razlikuje od navadnega prevodnika?
O: Običajni prevodniki počasi izgubljajo upornost (postajajo bolj prevodni), ko se ohladijo. V nasprotju s tem pa superprevodniki svojo upornost izgubijo naenkrat. To je primer faznega prehoda.
V: Kateri so nekateri primeri superprevodnikov?
O: Nekateri primeri superprevodnikov so kovini živo srebro in svinec, keramika in organske ogljikove nanocevke.
V: Kako vpliva magnet, ki se giblje ob vodniku?
O: Običajno magnet, ki se giblje ob vodniku, z elektromagnetno indukcijo povzroča tokove v vodniku. Toda superprevodnik z indukcijo površinskih tokov dejansko v celoti izrinja magnetna polja.
V: Kaj je Meissnerjev učinek?
O: Meissnerjev učinek se pojavi, ko se superprevodnik, namesto da bi prepuščal magnetno polje, obnaša kot nasprotno usmerjen magnet, ki pravi magnet odbija. To lahko dokažemo z levitiranjem superprevodnika nad magneti ali obratno.
V: Ali visoko magnetno polje uniči ali okrepi superprevodnost?
O: Visoka magnetna polja uničijo superprevodnost in ponovno vzpostavijo normalno prevodno stanje.
