Hvordan en Superconductor arbeid?

December 4  by Eliza

For å forstå hvordan en superleder fungerer, kan det være nyttig å undersøke hvordan en vanlig dirigent fungerer først. Visse materialer, slik som vann og metall gir elektroner til å strømme gjennom dem ganske enkelt, som vann gjennom en hageslange. Andre materialer, så som tre og plast tillater ikke elektroner til å strømme gjennom, slik at de er betraktet som ikke-ledende. Prøver å kjøre strøm gjennom dem ville være som å prøve å kjøre vann gjennom en murstein.

Selv blant materialene anses ledende, kan det være store forskjeller i hvor mye strøm kan faktisk passere gjennom. I elektriske termer, dette kalles motstand. Nesten alle normale ledere av elektrisitet ha en viss motstand, fordi de har atomer av sin egen, som blokkerer eller absorbere elektronene som de passerer gjennom ledningen, vann eller annet materiale. En liten motstand kan være nyttig for å holde den elektriske strømmen under kontroll, men det kan også være ineffektiv og uøkonomisk.

En superleder tar ideen med motstand og slår den på hodet. En superleder er generelt sammensatt av syntetiske materialer eller metaller som bly eller niobiumtitanium som allerede har et lavt atomtall. Når disse materialene er frosset til nesten det absolutte nullpunkt, hva atomer de har slipe til en nær-stans. Uten alt dette atom aktivitet, kan strøm flyte gjennom materialet med praktisk talt ingen motstand. I praksis vil en datamaskin prosessor eller elektrisk tog sporet utstyrt med en superleder bruker svært lite strøm til å utføre sine funksjoner.

Den mest åpenbare problemet med en superleder er temperaturen. Det er noen praktiske måter å supercool store forsyninger av superledende materialet til ønsket overgang. Når en superleder begynner å varme opp, blir den opprinnelige atomenergi restaurert og materialet skaper motstand igjen. Utslaget for å skape et praktisk superleder ligger i å finne et materiale som blir superledende ved romtemperatur. Hittil har forskere ikke oppdaget noe metall eller komposittmateriale som mister all sin elektriske motstand ved høye temperaturer.

For å illustrere dette problemet, forestille seg en standard kobbertråd som en elv av vann. En gruppe av elektroner er i en båt prøver å komme frem til sin destinasjon oppstrøms. Kraften av vannet som strømmer nedstrøms skaper motstand, noe som gjør båten må jobbe enda hardere for å komme gjennom hele elva. Etter når båten når sitt bestemmelsessted, er mange av elektron passasjerene er for svake til å fortsette. Dette er hva som skjer med en vanlig dirigent - den naturlige motstanden fører til tap av makt.

Nå forestille seg hvis elva var helt frosset, og elektronene var i en slede. Siden det skulle være noe vann som strømmer nedstrøms, ville det ikke være noen motstand. Sleden ville bare passere over isen og innskudd nesten alle elektronet passasjerene trygt oppstrøms. Elektronene ikke endres, men elva ble endret av temperatur for å sette opp noen motstand. Finne en måte å fryse elva ved en normal temperatur er det endelige målet med super forskning.