O que é supercondutor:tipos, materiais e propriedades

Existem dois tipos de materiais, como metais e isolantes. Os metais permitem o fluxo de elétrons e carregam carga elétrica com eles, como prata, cobre, etc., enquanto os isoladores retêm elétrons e não permitem o fluxo de elétrons como madeira, borracha, etc. No século 20, novos métodos de laboratório foram desenvolvidos por físicos para resfriar materiais à temperatura zero. Ele começou a investigar alguns elementos para saber como a eletricidade será alterada em condições como chumbo e mercúrio, pois conduzem eletricidade sob uma determinada temperatura sem resistência. Eles descobriram o mesmo comportamento em vários compostos, desde cerâmicas até nanotubos de carbono. Este artigo discute uma visão geral do supercondutor.

O que é supercondutor?

Definição: Um material que pode conduzir eletricidade sem resistência é conhecido como supercondutor. Na maioria dos casos, em alguns materiais, como compostos, de outra forma, os elementos metálicos oferecem alguma resistência à temperatura ambiente, embora ofereçam baixa resistência a uma temperatura chamada de temperatura crítica.

O fluxo de elétrons de átomo a átomo é freqüentemente feito usando certos materiais, uma vez que atinge a temperatura crítica, portanto, o material pode ser chamado de material supercondutor. Estes são empregados em vários campos, como imagem por ressonância magnética e ciência médica. A maioria dos materiais disponíveis no mercado não são supercondutores. Portanto, eles devem estar em um estado de energia muito baixa para se tornarem supercondutores. A pesquisa atual está se concentrando no desenvolvimento de compostos para se tornarem supercondutores em altas temperaturas.

Tipos de supercondutores

Os supercondutores são classificados em dois tipos, a saber, tipo I e tipo II.

Supercondutor Tipo I

Este tipo de supercondutor inclui peças condutoras básicas e são utilizadas em diferentes campos, desde cabeamento elétrico até microchips no computador. Esses tipos de supercondutores perdem sua supercondutividade de forma muito simples quando são colocados no campo magnético no campo magnético crítico (Hc). Depois disso, ele se tornará como um maestro. Esses tipos de semicondutores também são chamados de supercondutores moles devido à perda de supercondutividade. Esses supercondutores obedecem totalmente ao efeito Meissner. Os exemplos de supercondutores são zinco e alumínio.

Supercondutor Tipo II

Este tipo de supercondutor perderá sua supercondutividade lentamente, mas não simplesmente porque está arranjado dentro do campo magnético externo. Quando observamos a representação gráfica entre magnetização vs. campo magnético, quando o segundo tipo de semicondutor é colocado dentro de um campo magnético, ele vai perdendo sua supercondutividade lentamente.

Este tipo de semicondutores começará a perder sua supercondutividade no campo magnético menos significativo e perderá totalmente sua supercondutividade no campo magnético crítico superior. A condição entre o campo magnético crítico mais leve e o campo magnético crítico mais alto é chamada de estado intermediário, caso contrário, estado de vórtice.

Este tipo de semicondutor também é denominado supercondutores rígidos devido à perda de sua supercondutividade lenta, mas não simplesmente. Esses semicondutores obedecerão ao efeito de Meissner, mas não totalmente. Os melhores exemplos são NbN e Babi3. Esses supercondutores são aplicáveis ​​para ímãs supercondutores de campo forte.

Materiais de supercondutividade

Sabemos que existem muitos materiais disponíveis onde alguns deles superconduzirão. Excluindo o mercúrio, os supercondutores originais são metais, semicondutores, etc. Cada material diferente se transformará em um supercondutor a uma temperatura um pouco diferente

O principal problema ao usar a maioria desses materiais é que eles se superconduzirão em alguns graus do zero completo. Isso significa qualquer benefício que você obtenha com a falta de resistência; você quase certamente perderá incluindo o resfriamento deles no local principal.

A usina de energia que obtém eletricidade para sua casa em fios descendente e depois supercondutores terá um ruído brilhante. Portanto, ele conservará uma enorme quantidade de energia exaurida. No entanto, se você quiser resfriar peças enormes e todos os fios de transmissão dentro da planta para zerar, provavelmente você desperdiçará mais energia.

Propriedades do supercondutor

Os materiais supercondutores mostram algumas propriedades incríveis que são essenciais para a tecnologia atual. A pesquisa sobre essas propriedades ainda está em andamento para reconhecer e utilizar essas propriedades em vários campos listados abaixo.

• Condutividade infinita / Resistência elétrica zero
• Efeito Meissner
• Temperatura de transição / Temperatura crítica
• Josephson Currents
• Corrente crítica
• Correntes persistentes

Condutividade infinita / resistência elétrica zero

Na condição Supercondutor, o material supercondutor ilustra a resistência elétrica zero. Quando o material é resfriado sob sua temperatura de transição, sua resistência será reduzida a zero repentinamente. Por exemplo, Mercúrio mostra resistência zero abaixo de 4k.

Efeito Meissner

Quando um supercondutor é resfriado sob a temperatura crítica, ele não permite que o campo magnético passe por ele. Essa ocorrência em supercondutores é conhecida como efeito Meissner.

Temperatura de transição

Esta temperatura também é conhecida como temperatura crítica. Quando a temperatura crítica de um material supercondutor está mudando o estado de condução de normal para supercondutor.

Josephson atual

Se os dois supercondutores forem divididos com a ajuda de uma película fina em material isolante, então se forma uma junção de baixa resistência para formar os elétrons com o par de cobre. Ele pode fazer um túnel de uma superfície da junção para a outra superfície. Portanto, a corrente devido ao fluxo de pares de cobre é conhecida como Josephson Current.

Corrente crítica

Quando a corrente fornecida através de um condutor sob a condição de supercondutor, então um campo magnético pode ser desenvolvido. Se o fluxo de corrente aumentar além de uma determinada taxa, o campo magnético pode ser aumentado, o que é equivalente ao valor crítico do condutor no qual este retorna à sua condição normal. O fluxo do valor da corrente é conhecido como corrente crítica.

Correntes persistentes

Se um anel supercondutor está disposto em um campo magnético acima de sua temperatura crítica, no momento, resfrie o anel supercondutor sob sua temperatura crítica. Se eliminarmos esse campo, o fluxo de corrente pode ser induzido dentro do anel por causa de sua auto-indutância. Pela lei de Lenz, a corrente induzida se opõe à mudança dentro do fluxo que flui através do anel. Quando o anel é colocado em uma condição supercondutora, então o fluxo de corrente será induzido a continuar o fluxo de corrente é denominado corrente persistente. Essa corrente gera um fluxo magnético para fazer com que o fluxo flua por todo o anel constante.

Diferença entre semicondutor e supercondutor

A diferença entre semicondutor e supercondutor é discutida abaixo.

Semicondutor	Supercondutor
A resistividade do semicondutor é finita	A resistividade de um supercondutor é zero resistividade elétrica
Nesse caso, a repulsão do elétron leva à resistividade finita.	Nesse caso, a atração de elétrons leva à perda de resistividade
Supercondutores não apresentam diamagnetismo perfeito	Supercondutores apresentam diamagnetismo perfeito
A lacuna de energia de um supercondutor é da ordem de alguns eV.	A lacuna de energia dos supercondutores é da ordem de 10 ^ -4 eV.
A quantização de fluxo em supercondutores é 2e unidades.	A unidade de um supercondutor é e.

Aplicações do Super Condutor

As aplicações de supercondutores incluem o seguinte.

• Eles são usados ​​em geradores, aceleradores de partículas, transporte, motores elétricos, computação, medicina, transmissão de energia, etc.
• Supercondutores usados ​​principalmente para criar eletroímãs poderosos em leitores de ressonância magnética. Então, eles são usados ​​para dividir. Eles também podem ser usados ​​para separar materiais magnéticos e não magnéticos
• Este condutor é usado para transmitir energia para longas distâncias
• Usado em elementos de memória ou armazenamento.

Perguntas frequentes

1). Por que os supercondutores precisam ser frios?

A troca de energia deixará o material mais quente. Portanto, ao tornar o semicondutor frio, há uma quantidade menor de energia necessária para bater os elétrons aproximadamente.

2). O ouro é um supercondutor?

Os melhores condutores em temperatura ambiente são ouro, cobre e prata não se transformam em supercondutores.

3). É possível um supercondutor à temperatura ambiente?

Um supercondutor em temperatura ambiente é capaz de mostrar supercondutividade em temperaturas em torno de 77 graus Fahrenheit

4). Por que não há resistência em supercondutores?

Em um supercondutor, a resistência elétrica cai inesperadamente para zero devido às vibrações e falhas dos átomos devem causar resistência dentro do material enquanto os elétrons viajam através dele

5). Por que um supercondutor é um diamagnet perfeito?

Quando o material supercondutor é mantido dentro de um campo magnético, ele empurra o fluxo magnético de seu corpo. Quando resfriado abaixo da temperatura crítica, ele mostra o diamagnetismo ideal.

Portanto, trata-se de uma visão geral do supercondutor. Um supercondutor pode conduzir eletricidade, caso contrário, transferir elétrons de um átomo para outro sem resistência. Aqui está uma pergunta para você, quais são os exemplos de um supercondutor?
.