Cum funcţionează lucrurile? Scris de Scientia.ro Vineri, 15 Mai 2009 16:05 Supraconductorii sunt conductori electrici a căror rezistenţă devine pract ic nul ă la anu mite t empe raturi . Acea stă prop riet ate per mite dezvoltarea unor tehnologii ca, de pildă, trenurile propulsate prin levitaţie magnetică. Citiţi în acest articol (însoţit de un material video) cum funcţionează supraconductorii. SUPRACONDUCTORII Ştiaţi că anumite materiale ceramice şi câteva metale, când sunt aduse la temperaturi cuprinse între zero absolut şi temperatura de lichefiere a azotului (77 K) îşi pierd complet rezistivitatea electrică? Temperatura la care rezistenţa electrică devine nulă se numeşte temperatură critică (Tc ) şi variază de la un material l a altul. S tarea de s upraconduc tibilit ate este atinsă de obicei prin răcirea diverselor materiale cu heliu sau azot lichid. Iată câteva temperaturi critice: din categoria metalelor - Tc-zinc =0.88 K, Tc-aluminiu =1.19 K, Tc-mercur=4.15 K, iar din categoria materialelorceramice: YBa 2Cu3O7(YBCO)are Tc=91K, iar în cazul compusului TlBaCaCuO - Tc=125K. Supraconductorii reprezintă un tip de conductori electrici a căror rezistenţă devine practic nulă la temperaturi mai mici decât valori specifice materialelor din care sunt construiţi. Această proprietate perm ite de zvolt area un or te hnolo gii pr ecum : vehicule prop ulsate prin levit aţie mag netic ă şi care funcţionează folosind supraconductibilitatea la temperaturi ceva mai ridicate, vehicule silenţioase, care se deplasează fără frecare şi care sunt foarte uşor de accelerat. În continuarea vor fi introduse principii ce descriu funcţionarea supraconductorilo r: efectul Meissner, levitaţia şi suspensia magnetice şi efectul de captare în flux magnetic 1 .
Cum funcţionează lucrurile?Scris de Scientia.roVineri, 15 Mai 2009 16:05
Supraconductorii sunt conductori electrici a căror rezistenţă devine practic nulă la anumite temperaturi. Această proprietate permite
dezvoltarea unor tehnologii ca, de pildă, trenurile propulsate prin levitaţiemagnetică. Citiţi în acest articol (însoţit de un material video) cumfuncţionează supraconductorii.
SUPRACONDUCTORIIŞtiaţi că anumite materiale ceramice şi câteva metale, când sunt aduse la temperaturi cuprinse
între zero absolut şi temperatura de lichefiere a azotului (77 K) îşi pierd complet rezistivitatea
electrică? Temperatura la care rezistenţa electrică devine nulă se numeşte temperatură critică (T c )
şi variază de la un material la altul. Starea de supraconductibilitate este atinsă de obicei prinrăcirea diverselor materiale cu heliu sau azot lichid. Iată câteva temperaturi critice: din categoria
metalelor - T c-zinc =0.88 K, T c-aluminiu =1.19 K, T c-mercur =4.15 K, iar din categoria materialelor
ceramice: YBa2Cu3O7 (YBCO) are T c=91K, iar în cazul compusului TlBaCaCuO - T c=125K.
Supraconductorii reprezintă un tip de conductori electrici a căror rezistenţă devine practic nulă latemperaturi mai mici decât valori specifice materialelor din care sunt construiţi. Această proprietate permite dezvoltarea unor tehnologii precum: vehicule propulsate prin levitaţie magnetică şi carefuncţionează folosind supraconductibilitatea la temperaturi ceva mai ridicate, vehicule silenţioase,care se deplasează fără frecare şi care sunt foarte uşor de accelerat.
În continuarea vor fi introduse principii ce descriu funcţionarea supraconductorilor: efectulMeissner, levitaţia şi suspensia magnetice şi efectul de captare în flux magnetic1.
În cadrul acestei demonstraţii, obiectul negru din interiorul containerului de polistiren (vezi filmulde deasupra) este un fragment de YBCO (oxid de cupru, ytriu şi bariu - un material care capătă
proprietăţi de supraconductor la temperaturi ceva mai ridicate). Lângă supraconductor este o
lingură de fier. La temperatura camerei supraconductorii se comportă asemenea pietrelor, fără ainteracţiona deloc cu lingura. Obiectul cilindric cu înveliş metalic este un magnet foarte puternic.Când lingura de fier este plasată în apropierea puternicului magnet, acesta este atras rapid sprelingură.Lichidul fumegând care este turnat pe supraconductor este azot lichid . Temperatura acestuia este deminus 196 grade Celsius sau 77 de grade Kelvin. Lichidul din preajma supraconductorului trece printr-un proces intens de fierbere datorită căldurii absorbite de azotul lichid din materialulsupraconductor. Azotul lichid devine gaz, iar temperatura supraconductorului scade gradat. Când procesul de fierbere se opreşte, înseamnă că supraconductorul şi azotul lichid sunt în echilibrutermic. Este un indiciu al faptului că temperatura a scăzut sub pragul critic de supraconductibilitate,adică 91 de grade Kelvin în cazul compusului de YBCO, materialul având în acest moment
proprietăţi supraconductive.EFECTUL MEISSNER
Pe parcursul procesului de răcire, supraconductorul nu a fost plasat în imediata vecinătate a unuimagnet. Acest tip de răcire poartă numele de răcire nestimulată, ceea ce înseamnă că materialulsupraconductor este răcit în absenţa vreunui câmp magnetic exterior. După ce materialul capătă proprietăţi supraconductive, pe măsură ce un magnet se apropie de el, se manifestă un fenomenciudat. Supraconductorul este respins. Acest fenomen poartă numele de efect Meissner .
EFECTUL PRINDERII ÎN FLUXUL MAGNETIC ŞI LEVITAŢIA MAGNETICĂÎn continuare fixăm supraconductorul dedesubtul magnetului, prin apăsarea magnetului spre acesta.Câmpul magnetic generate de magnet va traversa supraconductorul dând naştere unui aşa-numitefect de prindere în flux magnetic.
În acest moment supraconductorul şi magnetul se resping şi se atrag în acelaşi timp. Aceastăcombinaţie de forţe de respingere şi de atracţie permite magnetului să plutească în mod stabildeasupra supraconductorului. Acest fenomen poartă numele de levitaţie magnetică. Dacă magnetuleste uşor rotit, acesta se va răsuci deasupra supraconductorului, aşa cum se poate vedea în clip.
SUSPENSIA MAGNETICĂCând ridicăm magnetul, supraconductorul va părăsi şi el containerul, rămânând suspendat - stabil -dedesubtul magnetului. Acest fenomen poartă numele de suspensie magnetică. Atât levitaţia, cât şisuspensia magnetice sunt generate de efectul de prindere în flux magnetic.Atunci când separăm în mod forţat magnetul de supraconductor, pentru a apropia ulterior, din nou,foarte lent magnetul, supraconductorul va fi atras de către magnet şi adus foarte aproape de acesta.Totuşi, nu este acelaşi comportament ca în cazul a doi magneţi ai căror poli opuşi se atrag ducând lalipirea acestora. Supraconductorul şi magnetul se atrag, dar se şi resping reciproc, menţinând odistanţă constantă unul faţă de celălalt. Dacă întoarcem magnetul cu celălalt pol spresupraconductor şi îl apropiem de acesta, cel din urmă va fi împins la distanţă de magnet. Mai mult,supraconductorul va avea tendinţa de a se răsturna pentru a se realinia, putând fi astfel din nou atras
de către magnet.În rezumat, în urma diverselor procedee de magnetizare, supraconductorul se va comporta în moddiferit, punând în evidenţă diverse efecte şi fenomene: efectul Meissner , levitaţia şi suspensiamagnetice, dar şi efectul de prindere în flux magnetic.Plecând de la aceste caracteristici ale supraconductorilor, multe tehnologii moderne sunt în faza de proiect, atât pentru aplicaţii pe scară largă, aşa cum este cazul trenului Maglev destinattransportului în comun, dar şi pentru aplicaţii la scară mai mică, aşa cum este cazul în industriafabricării semiconductorilor. Tehnologiile supraconductorilor vor continua să evolueze şi vor deveni în mod cert calea spre un viitor mai eficient.
Circuit de Levitatie Magnetica1 Apr, 2011 | Adaugat de Raul | In: DiverseLasă un comentariu | Trackback
Acesta este un circuit simplu de levitatie magnetica prin care se suspenda obiecte la o anumita
distanta fata de un electromagnet. Principiul de functionare care sta la baza circuitului este
aplicarea asupra obiectului a unei forte magnetice egala cu forta gravitationala, dar si opusa in
acelasi timp. Cele doua forte se anuleaza reciproc, iar obiectul ramane suspendat. Practic acest
lucru este efectuat de un circuit ce reduce forta electromagnetica atunci cand un obiect ajunge
prea aproape, dar o si mareste cand obiectul iese din raza de actiune.
