Azərbaycan
Deutschland
Lietuva
Malta
ශ්රී ලංකාව
Türkmenistan
Türkiyə
Украина
Superlaidumas reiškinys pasireiškiantis kai kurioms medžiagoms žemoje temperatūroje ir pasižymintis absoliučiai nuline e
Superlaidumas
Superlaidumas – reiškinys, pasireiškiantis kai kurioms medžiagoms žemoje temperatūroje ir pasižymintis absoliučiai nuline elektrine varža ir vidinio magnetinio lauko pašalinimu (). Superlaidžiomis savybėmis pasižyminti medžiaga vadinama superlaidininku. Temperatūra, kurią pasiekus medžiaga tampa superlaidi, vadinama kritine temperatūra Tc.
Superlaidumu pasižymi daug medžiagų: paprasti elementai, kaip aliuminis ar alavas, įvairūs metalų lydiniai ir kai kurie puslaidininkiai. Tačiau superlaidumas nepasireiškia tauriuosiuose metaluose (pvz., aukse ar sidabre) ir daugumoje metalų.
Superlaidumą iš dalies paaiškina , kurioje pagrindinis vaidmuo tenka elektronų poroms, vadinamoms Kūperio poromis.
Istorija
Superlaidumą 1911 m. atrado Heike Kamerlingh Onnes, kuris pastebėjo, jog gyvsidabrį atšaldžius iki 4,2 K temperatūros (apie –269 °C), pastarasis visiškai netenka varžos.
1986 m. atrastos medžiagos, kurių kritinė temperatūra Tc=90 K. Šios medžiagos vadinamos aukštos temperatūros superlaidininkais. Tokie superlaidininkai jau galėjo būti pritaikyti komerciniu lygiu dėl galimybės šaldymui naudoti skystą azotą (jo virimo temperatūra – 77 K). Tai atnaujino didelį mokslinį ir komercinį susidomėjimą superlaidininkais.
Šiuo metu (2007 spalis) aukščiausios temperatūros superlaidininkas yra keraminė medžiaga, sudaryta iš alavo, indžio, bario, tulio, vario ir deguonies (Sn1,4In0,6Ba4Tm5Cu6O20+δ). Jo kritinė temperatūra esant 1 atm siekia 175 K. Paieška naujų aukštatemperatūrinių superlaidininkų su aukštesniemis Tc, tebesitęsia.
Už superlaidumo teorinį paaiškinimą (1957 m.) amerikiečiai Džonas Bardinas, Leonas Kuperis ir buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija (1972 m.).
Superlaidininkų Savybės
Superlaidininkų savybės varijuoja priklausomai nuo tipo ( ir tipo superlaidininkai), medžiagos sudėties. Bet yra keletas bendrų savybių: nulinė varža, ir priklausomybė nuo temperatūros (superlaidumas yra temperatūrinės fazės būsena).
Nulinė varža nuolatinei srovei
Paprasčiausias būdas aptikti superlaidumo būseną yra matuoti įtampos kritimą, įjungus superlaidžią medžiagą į grandinę. Jeigu įtampos kritimas esant srovei I yra U=0, tai pagal Omo dėsnį varža R=0. Eksperimentiškai yra parodyta, kad sukūrus srovę vien tik superlaidininko grandinėje, ji gali tekėti praktiniu požiūriu beveik neribotą laiką.
Įprastame laidininke elektros srovė gali būti įsivaizduojama kaip elektronų srautas, judantis per joninę gardelę. Elektronai nuolatos susiduria su jonais ir atiduoda savo kinetinę energiją, kuri pavirsta joninės gardelės virpesiais – iš esmės šilumine energija. Taip yra aiškinamas elektrinės varžos reiškinys.
Tačiau superlaidininke elektronai sraute yra susiporavę ir sudaro Kuperio poras. Šis susiporavimas yra aiškinamas apsikeitimu tarp dviejų elektronų. Tai yra kvantinės mechaninkos reiškinys ir šiai būsenai pasiekti reikia diskretaus energijos kiekio ΔE. Jei šis energijos kiekis yra didesnis už šiluminę gardelės energiją (kuri yra kT, kur k yra Bolcmano konstanta), Kuperio poros gali susidaryti ir galima nulinė elektrinė varža. Toks superlaidininkas yra vadinamas .
Tačiau yra kita klasė superlaidininkų, kurie turi labai mažą elektrinę varžą ties kritine temperatūra Tc. Ši varža galima, kai yra stiprus išorinis magnetinis laukas ir teka srovė. Ši varža susidaro dėl elektros srovės sūkurių superlaidininke. Jeigu temperatūra yra mažinama žemiau Tc, tai sūkuriai tampa pastovūs ir varža krenta iki absoliutaus nulio. Šitokie superlaidininkai yra vadinami .
Temperatūrinis fazinis virsmas
Superlaidumas pasireiškia, kai superlaidininkas atšaldomas žemiau krizinės temperatūros Tc. Superlaidumo būsena yra lydima ne tik nulinės varžos reiškinio, bet ir netiesiniu pakitimu. Įprasta, kad pereinant iš aukštesnės temperatūros fazinės būsenos (iš garų į skystį ar iš skysčio į kietą būseną), savitoji šiluma šuoliu krenta. Tačiau virš temperatūros Tc savitoji šiluma priklauso tiesiškai nuo T, o ties Tc ji staiga išauga ir toliau eksponentiškai mažėja iki abosliutaus nulio. Tuo ypatingas superlaidus fazinis virsmas.
Meisnerio efektas
Superlaidininkas neįleidžia į save išorinio magnetinio lauko, kurio stipris H yra mažesnis už kritinį stiprį Hc. Šis magnetinis laukas gali būti tiek nuolatinis, tiek ir kintamas, o įsiskverbti gali tik per nedidelį Londono įsiskverbimo gylį. Šis gylis daugumai superlaidininkų būna 100 nm eilės. Tai yra vadinama .
Meisnerio efektą paaiškino broliai Fritz ir Heinz London. Jie parodė, kad superlaidininke magnetinė energija minimizuojama, jeigu
Čia H yra magnetinio lauko stipris, o λ yra Londono įsiskverbimo gylis.
Superlaidumo efektas yra prarandamas, kai išorinio magnetinio lauko stipris višija kritinį Hc. I tipo superlaidininkuose elektrinė varža staiga atsiranda iš karto po Hc. Tačiau II tipo superlaidininkai iš karto nulinės varžos nepraranda. Egzistuoja du magnetinio lauko stipriai Hc1<Hc2. Tarp šitų magnetinio lauko stiprių superlaidininkas yra tarpinėje būsenoje. Elektrinės varžos nėra, tačiau magnetinis laukas gali įsiskverbti tam tikrose vietose. Pasiekus Hc2, superlaidumas išnyksta. Dauguma I tipo superlaidininkų yra pavieniai cheminiai elementai, o II tipo superlaidininkai yra junginiai.
Pritaikymas
Iš superlaidininkų yra gaminami labai stiprūs elektromagnetai, nes jais gali tekėti stipri elektros srovė. Naudojami ir rezonansų mašinose. Magnetinis rezonansas leidžia nejonizuojant žmogaus kūno pamatyti jo vidaus organus; branduolinis rezonansas yra pritaikomas spektroskopijoje. Stiprus magnetinis laukas taip pat gali būti panaudotas cheminių junginių tirpalų segmentavime ar valdyti dalelių srautus dalelių greitintuvuose. Nulinė superlaidininkų varža naudinga radijo ryšio elektros grandinėse.
Superlaidininkai yra panaudojami gaminant . Jos gali detektuoti labai silpnus magnetinius laukus, netgi atskirus fotonus, kurie sukelia nedideles sroves grandinėse, į kurias įjungtos Džozefsono jungtys.
Superlaidumas taip pat reiškia mažus energijos nuostolius transformatoriuose, elektros energijos perdavimo linijose, elektros varikliuose.
Šaltiniai
- TARASONIS, Vytautas. Fizika: vadovėlis XI–XII klasei . Vilnius: Mokslo ir enciklopedijų leidykla, 1995, 117 p. ISBN 5-420-00253-1.
Nuorodos
- superconductors.org – Superconductor Information for the Beginners (angl.)
- Įvadas į superlaidumą Archyvuota kopija 2010-05-22 iš Wayback Machine projekto. (angl.)
- Kembridžo universiteto vaizdo paskaitos apie superlaidumą Archyvuota kopija 2010-08-21 iš Wayback Machine projekto. (angl.)
- Elektroninis žurnalas „Superconductor Science and Technology“ Archyvuota kopija 2008-07-06 iš Wayback Machine projekto. (angl.)
Autorius: www.NiNa.Az
Išleidimo data:
vikipedija, wiki, lietuvos, knyga, knygos, biblioteka, straipsnis, skaityti, atsisiųsti, nemokamai atsisiųsti, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, pictu, mobilusis, porn, telefonas, android, iOS, apple, mobile telefl, samsung, iPhone, xiomi, xiaomi, redmi, pornografija, honor, oppo, Nokia, Sonya, mi, pc, web, kompiuteris, Informacija apie Superlaidumas, Kas yra Superlaidumas? Ką reiškia Superlaidumas?
Superlaidumas reiskinys pasireiskiantis kai kurioms medziagoms zemoje temperaturoje ir pasizymintis absoliuciai nuline elektrine varza ir vidinio magnetinio lauko pasalinimu Superlaidziomis savybemis pasizyminti medziaga vadinama superlaidininku Temperatura kuria pasiekus medziaga tampa superlaidi vadinama kritine temperatura Tc Magnetas virs aukstos temperaturos superlaidininko atvesinto suskystintu azotu Cia pasireiskia Superlaidumu pasizymi daug medziagu paprasti elementai kaip aliuminis ar alavas įvairus metalu lydiniai ir kai kurie puslaidininkiai Taciau superlaidumas nepasireiskia tauriuosiuose metaluose pvz aukse ar sidabre ir daugumoje metalu Superlaiduma is dalies paaiskina kurioje pagrindinis vaidmuo tenka elektronu poroms vadinamoms Kuperio poromis IstorijaSuperlaiduma 1911 m atrado Heike Kamerlingh Onnes kuris pastebejo jog gyvsidabrį atsaldzius iki 4 2 K temperaturos apie 269 C pastarasis visiskai netenka varzos 1986 m atrastos medziagos kuriu kritine temperatura Tc 90 K Sios medziagos vadinamos aukstos temperaturos superlaidininkais Tokie superlaidininkai jau galejo buti pritaikyti komerciniu lygiu del galimybes saldymui naudoti skysta azota jo virimo temperatura 77 K Tai atnaujino didelį mokslinį ir komercinį susidomejima superlaidininkais Siuo metu 2007 spalis auksciausios temperaturos superlaidininkas yra keramine medziaga sudaryta is alavo indzio bario tulio vario ir deguonies Sn1 4In0 6Ba4Tm5Cu6O20 d Jo kritine temperatura esant 1 atm siekia 175 K Paieska nauju aukstatemperaturiniu superlaidininku su aukstesniemis Tc tebesitesia Uz superlaidumo teorinį paaiskinima 1957 m amerikieciai Dzonas Bardinas Leonas Kuperis ir buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija 1972 m Superlaidininku SavybesSuperlaidininku savybes varijuoja priklausomai nuo tipo ir tipo superlaidininkai medziagos sudeties Bet yra keletas bendru savybiu nuline varza ir priklausomybe nuo temperaturos superlaidumas yra temperaturines fazes busena Nuline varza nuolatinei srovei Paprasciausias budas aptikti superlaidumo busena yra matuoti įtampos kritima įjungus superlaidzia medziaga į grandine Jeigu įtampos kritimas esant srovei I yra U 0 tai pagal Omo desnį varza R 0 Eksperimentiskai yra parodyta kad sukurus srove vien tik superlaidininko grandineje ji gali teketi praktiniu poziuriu beveik neribota laika Įprastame laidininke elektros srove gali buti įsivaizduojama kaip elektronu srautas judantis per jonine gardele Elektronai nuolatos susiduria su jonais ir atiduoda savo kinetine energija kuri pavirsta jonines gardeles virpesiais is esmes silumine energija Taip yra aiskinamas elektrines varzos reiskinys Taciau superlaidininke elektronai sraute yra susiporave ir sudaro Kuperio poras Sis susiporavimas yra aiskinamas apsikeitimu tarp dvieju elektronu Tai yra kvantines mechaninkos reiskinys ir siai busenai pasiekti reikia diskretaus energijos kiekio DE Jei sis energijos kiekis yra didesnis uz silumine gardeles energija kuri yra kT kur k yra Bolcmano konstanta Kuperio poros gali susidaryti ir galima nuline elektrine varza Toks superlaidininkas yra vadinamas Taciau yra kita klase superlaidininku kurie turi labai maza elektrine varza ties kritine temperatura Tc Si varza galima kai yra stiprus isorinis magnetinis laukas ir teka srove Si varza susidaro del elektros sroves sukuriu superlaidininke Jeigu temperatura yra mazinama zemiau Tc tai sukuriai tampa pastovus ir varza krenta iki absoliutaus nulio Sitokie superlaidininkai yra vadinami Temperaturinis fazinis virsmas Superlaidumas pasireiskia kai superlaidininkas atsaldomas zemiau krizines temperaturos Tc Superlaidumo busena yra lydima ne tik nulines varzos reiskinio bet ir netiesiniu pakitimu Įprasta kad pereinant is aukstesnes temperaturos fazines busenos is garu į skystį ar is skyscio į kieta busena savitoji siluma suoliu krenta Taciau virs temperaturos Tc savitoji siluma priklauso tiesiskai nuo T o ties Tc ji staiga isauga ir toliau eksponentiskai mazeja iki abosliutaus nulio Tuo ypatingas superlaidus fazinis virsmas Meisnerio efektas source source source source magnetas levituoja virs azotu atsaldyto superlaidininko Superlaidininkas neįleidzia į save isorinio magnetinio lauko kurio stipris H yra mazesnis uz kritinį stiprį Hc Sis magnetinis laukas gali buti tiek nuolatinis tiek ir kintamas o įsiskverbti gali tik per nedidelį Londono įsiskverbimo gylį Sis gylis daugumai superlaidininku buna 100 nm eiles Tai yra vadinama Meisnerio efekta paaiskino broliai Fritz ir Heinz London Jie parode kad superlaidininke magnetine energija minimizuojama jeigu 2H l 2H displaystyle nabla 2 mathbf H lambda 2 mathbf H Cia H yra magnetinio lauko stipris o l yra Londono įsiskverbimo gylis Superlaidumo efektas yra prarandamas kai isorinio magnetinio lauko stipris visija kritinį Hc I tipo superlaidininkuose elektrine varza staiga atsiranda is karto po Hc Taciau II tipo superlaidininkai is karto nulines varzos nepraranda Egzistuoja du magnetinio lauko stipriai Hc1 lt Hc2 Tarp situ magnetinio lauko stipriu superlaidininkas yra tarpineje busenoje Elektrines varzos nera taciau magnetinis laukas gali įsiskverbti tam tikrose vietose Pasiekus Hc2 superlaidumas isnyksta Dauguma I tipo superlaidininku yra pavieniai cheminiai elementai o II tipo superlaidininkai yra junginiai PritaikymasIs superlaidininku yra gaminami labai stiprus elektromagnetai nes jais gali teketi stipri elektros srove Naudojami ir rezonansu masinose Magnetinis rezonansas leidzia nejonizuojant zmogaus kuno pamatyti jo vidaus organus branduolinis rezonansas yra pritaikomas spektroskopijoje Stiprus magnetinis laukas taip pat gali buti panaudotas cheminiu junginiu tirpalu segmentavime ar valdyti daleliu srautus daleliu greitintuvuose Nuline superlaidininku varza naudinga radijo rysio elektros grandinese Superlaidininkai yra panaudojami gaminant Jos gali detektuoti labai silpnus magnetinius laukus netgi atskirus fotonus kurie sukelia nedideles sroves grandinese į kurias įjungtos Dzozefsono jungtys Superlaidumas taip pat reiskia mazus energijos nuostolius transformatoriuose elektros energijos perdavimo linijose elektros varikliuose SaltiniaiTARASONIS Vytautas Fizika vadovelis XI XII klasei Vilnius Mokslo ir enciklopediju leidykla 1995 117 p ISBN 5 420 00253 1 NuorodosVikiteka Superlaidumas vaizdine ir garsine medziagasuperconductors org Superconductor Information for the Beginners angl Įvadas į superlaiduma Archyvuota kopija 2010 05 22 is Wayback Machine projekto angl Kembridzo universiteto vaizdo paskaitos apie superlaiduma Archyvuota kopija 2010 08 21 is Wayback Machine projekto angl Elektroninis zurnalas Superconductor Science and Technology Archyvuota kopija 2008 07 06 is Wayback Machine projekto angl