» » » Сверх­про­во­ди­мость

Физика / Законы физики

Сверх­про­во­ди­мость



Опре­де­ле­ние. Сверх­про­во­ди­мость – яв­ле­ние, когда со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка ста­но­вит­ся близ­ким к нулю.
От­кры­тию яв­ле­ния сверх­про­во­ди­мо­сти пред­ше­ство­ва­ло по­лу­че­ние в 1908 году гол­ланд­цем Ка­мер­лин­гом Он­не­сом (рис. 4) жид­ко­го гелия. По­ме­щая об­ра­зец про­вод­ни­ка в жид­кий гелий, стало воз­мож­ным на­блю­дать по­ве­де­ние про­вод­ни­ков при сверх­низ­ких тем­пе­ра­ту­рах (близ­ко к 0 ). И в 1911 году Оннес уста­но­вил, что ртуть при тем­пе­ра­ту­ре около 4 К резко при­об­ре­та­ет со­про­тив­ле­ние, рав­ное нулю.
 Рис. 1. Ка­мер­линг Оннес (Ис­точ­ник)

Его опы­там с рту­тью пред­ше­ство­ва­ли опыты с пла­ти­ной, в ре­зуль­та­те ко­то­рых он уста­но­вил, что чем чище ве­ще­ство (чем мень­ше в нем при­ме­сей), тем быст­рее умень­ша­ет­ся его со­про­тив­ле­ние с умень­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры. Бла­го­да­ря жид­ко­му со­сто­я­нию ртути при нор­маль­ных усло­ви­ях, этот ме­талл очень легко было очи­стить от при­ме­сей. И была уста­нов­ле­на сле­ду­ю­щая за­ви­си­мость удель­но­го со­про­тив­ле­ния ртути от низ­ких тем­пе­ра­тур: ли­ней­ное сни­же­ние пре­ры­ва­ет­ся скач­ком к нулю (рис. 2):

 Рис. 2.

Яв­ле­ние сверх­про­во­ди­мо­сти объ­яс­ня­ет­ся с точки зре­ния кван­то­вой фи­зи­ки.

При­ме­не­ние сверх­про­во­ди­мо­сти

При­ме­не­ние сверх­про­во­ди­мо­сти чрез­вы­чай­но об­лег­ча­ет мно­гие тех­ни­че­ские ас­пек­ты ис­поль­зо­ва­ния элек­три­че­ско­го тока. Во-пер­вых, от­сут­ствие со­про­тив­ле­ния озна­ча­ет от­сут­ствие ка­ких-ли­бо по­терь на на­гре­ва­ние, ко­то­рые, как пра­ви­ло, со­став­ля­ют  15% всей энер­гии. Как под­твер­жде­ние можно при­ве­сти опыт по двух­го­дич­но­му про­пус­ка­нию тока через про­вод­ник, по­гру­жен­ный в жид­кий гелий, ко­то­рый пре­рвал­ся толь­ко из-за нехват­ки гелия. От­сут­ствие на­гре­ва­ния и по­терь энер­гии на него чрез­вы­чай­но важно для элек­тро­дви­га­те­лей и элек­трон­ной вы­чис­ли­тель­ной тех­ни­ки.

Кроме того в сверх­про­вод­ни­ках про­те­ка­ют из-за от­сут­ствия со­про­тив­ле­ния чрез­вы­чай­но вы­со­кие токи, со­зда­ю­щие силь­ные маг­нит­ные поля, что может при­ме­нять­ся при тер­мо­ядер­ном син­те­зе.

Бы­то­вой при­мер ис­поль­зо­ва­ния сверх­про­вод­ни­ков – это су­ще­ству­ю­щая на се­го­дняш­ний мо­мент же­лез­но­до­рож­ная сеть с по­ез­да­ми на маг­нит­ной по­душ­ке (рис. 3):

 Рис. 3. Поезд на маг­нит­ной по­душ­ке

Вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ные сверх­про­вод­ни­ки

После от­кры­тия сверх­про­во­ди­мо­сти Оннес, пы­та­ясь со­здать сверх­про­во­дя­щий элек­тро­маг­нит, об­на­ру­жил, что из­ме­не­ние тока, или же маг­нит­ные поля, раз­ру­ша­ют эф­фект сверх­про­во­ди­мо­сти. Толь­ко к се­ре­дине два­дца­то­го века уда­лось со­здать сверх­про­во­дя­щие элек­тро­маг­ни­ты.

Также чрез­вы­чай­но важ­ное от­кры­тие было сде­ла­но в 1986 году. Были об­на­ру­же­ны ма­те­ри­а­лы, об­ла­да­ю­щие сверх­про­во­ди­мо­стью при тем­пе­ра­ту­рах около . Такие тем­пе­ра­ту­ры воз­мож­но по­лу­чать, ис­поль­зуя жид­кий азот, ко­то­рый зна­чи­тель­но де­шев­ле жид­ко­го гелия. Од­на­ко при по­пыт­ке со­зда­ния таких сверх­про­во­дя­щих про­во­дов и ка­бе­лей столк­ну­лись с про­бле­мой чрез­вы­чай­ной хруп­ко­сти таких ма­те­ри­а­лов, ко­то­рые рас­сы­па­ют­ся в про­цес­се про­кат­ки. На дан­ный мо­мент про­дол­жа­ют­ся ра­бо­ты по ре­ше­нию этой про­бле­мы.

Теги

Похожие новости

Комменатрии к новости

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Написать свой комментарий:

Присоединяйтесь

Science21 — портал о самых горячих технологических трендах и новых технологиях.

Реклама на сайте

Цитата

Процесс научных открытий — это, в сущности, непрерывное бегство от чудес.

(Альберт Эйнштейн)