17
Supra Supra conductibilitate conductibilitate a a
SupraSupraconductibilitateaconductibilitatea
Orice conductor are proprietatea, cOrice conductor are proprietatea, caa atunci atunci ccâând este strnd este străăbbăătut de un curent electric stut de un curent electric săă se se opunopunăă acelei mi acelei mişşccăări orientate de electroni.ri orientate de electroni.
MMăărimea caracteristicrimea caracteristicăă pentru acest fenomen pentru acest fenomen este rezisteneste rezistenţţa, definita, definităă ca raportul dintre ca raportul dintre intensitatea curentului intensitatea curentului şşi tensiunea la care i tensiunea la care este supus conductorul.este supus conductorul.
R=I/UR=I/U Acest fenomen se poate descrie ca rezistenAcest fenomen se poate descrie ca rezistenţţa a
ce o opun atomii conductorului face o opun atomii conductorului faţăţă de de curentul electric.curentul electric.
Curent electric.RezistenCurent electric.Rezistenţăţă..
Conform termodinamicii, temperatura Conform termodinamicii, temperatura unui corp se poate descrie unui corp se poate descrie îîn funcn funcţţie de ie de intensitatea cu care atomii acelui corp intensitatea cu care atomii acelui corp vibreazvibreazăă unul fa unul faţăţă de celalalt. de celalalt.
AAşşadar, cu cadar, cu câât acet aceşştia tia vibreazăvibrează mai mai intens (haotic), cu atintens (haotic), cu atâât temperatura t temperatura crecreşşte…te…
Ce rol joacCe rol joacăă temperatura? temperatura?
La fel se La fel se îîntamplntamplăă şşi la conductori: i la conductori: vibraţiavibraţia crecreşşte, temperatura implicit te, temperatura implicit şşi ea, i ea, rezistenrezistenţţa la fel…a la fel…
Analog, dacAnalog, dacăă temperatura scade, scade temperatura scade, scade şşi i rezistenrezistenţţaa
DDacacăă îîncncăălzim un conductor plzim un conductor pâânnăă la o la o anumitanumităă temperatur temperaturăă, el se tope, el se topeşşte…te…
Ce se Ce se îîntntââmplmplăă dac dacăă îîl rl răăcim cim ppâânnăă la o anumit la o anumităă temperaturtemperaturăă??
Temperatura conductorilorTemperatura conductorilor
AceastAceastăă îîntrebare ntrebare şşi-a pus-oi-a pus-o probabil probabil şşi Heike i Heike Kamerlingh Onnes, Kamerlingh Onnes, care care a descoperit a descoperit îîn 1911 cn 1911 căă r răăcind cind mercurul la 4 K (-mercurul la 4 K (-169 C) rezisten169 C) rezistenţţa a lui scade la 0.lui scade la 0.
Aici inteAici interrvine vine supraconductibilitatea!supraconductibilitatea!
La temperaturi putin peste 0 grade Kelvin (intre 1.2 K si 95 La temperaturi putin peste 0 grade Kelvin (intre 1.2 K si 95 K)K), numite TEMPERATURI CRITICE,, numite TEMPERATURI CRITICE, rezisten rezistenţţa conductorului a conductorului scade la 0 din cauza atomilor, ce nu mai vibreaza atscade la 0 din cauza atomilor, ce nu mai vibreaza atâât de t de intens.intens.
Electronii nu mai Electronii nu mai întalnescîntalnesc obstacole, probabilitatea ca obstacole, probabilitatea ca aceştia să se aceştia să se ciocnească deciocnească de alte particule scăzând la 0. alte particule scăzând la 0.
Structura atoStructura atomicămică aa conductconductorilor este cristalină în sensul orilor este cristalină în sensul că atomii sunt că atomii sunt aranjaţiaranjaţi preprecum nişte gratii, printre care cum nişte gratii, printre care electronii in mod normal se deplasează destul de uşor (sunt electronii in mod normal se deplasează destul de uşor (sunt si termoconductori)si termoconductori)
La temperaturi mici, electronii se mişcă cu o mai mare La temperaturi mici, electronii se mişcă cu o mai mare uşurintă, şi din cauza faptului că se deplasează în perechi uşurintă, şi din cauza faptului că se deplasează în perechi de căte doi electroni.de căte doi electroni.
Efectul MeissnerEfectul Meissner
În momentul în care un conductor este racit la temperatura În momentul în care un conductor este racit la temperatura critică, iar în apropierea lui se aduce un magnet, acesta critică, iar în apropierea lui se aduce un magnet, acesta cauzează un curent electric în conductor, care este menţinut în cauzează un curent electric în conductor, care este menţinut în conductor din cauza rezistenţei inexistente. Curentul electric conductor din cauza rezistenţei inexistente. Curentul electric din conductor creează la rândul lui un câmp magnetic şi din conductor creează la rândul lui un câmp magnetic şi provoacă astfel plutirea magnetului.provoacă astfel plutirea magnetului.
Supraconductibilitatea:Supraconductibilitatea:“un fenomen“un fenomen
cuanticcuantic macroscopic”macroscopic”
SupSupraraconductuctibilitatea depinde şi de un câmp conductuctibilitatea depinde şi de un câmp magnetic, CÂMP MAGNETIC CRITIC, care magnetic, CÂMP MAGNETIC CRITIC, care determină, la fel ca şi temperatura, acest determină, la fel ca şi temperatura, acest fenomen. Cu alte cuvinte un conductor aflat într-fenomen. Cu alte cuvinte un conductor aflat într-un câmp magnetic are o temperatură critică mai un câmp magnetic are o temperatură critică mai mare decât de obicei.mare decât de obicei.
Nu doar conductorii capătă această Nu doar conductorii capătă această caracteristică, dar şi unii IZOLATORI!caracteristică, dar şi unii IZOLATORI!
In anii 80 s-a descoperit ca un anumit tip de In anii 80 s-a descoperit ca un anumit tip de ceramica, izolator la temperatura camerei, devine ceramica, izolator la temperatura camerei, devine supraconductor la sub -100 grade C.supraconductor la sub -100 grade C.
Graficul tranziţiei Graficul tranziţiei mercurului şi a ceramiciimercurului şi a ceramicii
MaterialMaterial TipTip Tc(K)Tc(K)ZincZinc metalmetal 0.880.88AluminumAluminum metalmetal 1.191.19TinTin metalmetal 3.723.72MercurMercur metalmetal 4.154.15YBaYBa22CuCu33OO77 CeramicCeramicăă 9090TlBaCaCuOTlBaCaCuO CeramicăCeramică 125125(Hg(Hg0.80.8TlTl0.20.2)Ba)Ba22CaCa22CuCu33OO8.338.33
CeramicăCeramică 138 138 (RECORD!)(RECORD!)
Elemente Elemente suprsupraaconductconductoareoare
Aplicatii practiceAplicatii practice Trenurile MAGLEVTrenurile MAGLEV
Biomagnetism: Biomagnetism: aparatură de aparatură de rezonanţă magnetică rezonanţă magnetică (computer tomograf)(computer tomograf)
Sub influenţa Sub influenţa câmpului magnetic câmpului magnetic foarte mare, foarte mare, moleculele de moleculele de hidrogen sunt hidrogen sunt excitate si eliberează excitate si eliberează energia primită, energia primită, aceasta fiind aceasta fiind prelucrată ulterior prelucrată ulterior într-o imagine.într-o imagine.
Domeniul informaticii: se speculează apariţia unor Domeniul informaticii: se speculează apariţia unor microprocesoare cu o frecvenţă de 4000 de ori microprocesoare cu o frecvenţă de 4000 de ori mai mare decât o au procesoarele actualemai mare decât o au procesoarele actuale
MultimediaMultimedia
ApartApart TogetherTogether
