Superledere - An Introduction

Emner som dekkes

Bakgrunn

Hva er Superledning?

Zero Resistance

Perfekt Dirigent av elektrisitet

Kritisk temperatur

HTS vs LTS

Vilkår som kreves for en Material til Exhibit Superledende Behaviour

Fordeler med Superledende Wire

Bakgrunn

Den første oppdagelsen av superledende materialer ble gjort i 1911. Før 1986, gjorde den kritiske temperaturen for alle kjente superledere ikke overstige 23 Kelvin (23k eller -418 ° F; 0K er absolutt null eller -459 ° F). Før oppdagelsen og utviklingen av HTS materialer, hadde bruken av superledning ikke vært praktisk for utbredt kommersielle programmer, med unntak for magnetic resonance imaging ("MR") og superledende magnetisk energi-lagring ("SMB") programmer, hovedsakelig fordi kommersielt tilgjengelige superledere ( dvs. LTS materialer) er laget superledende bare når disse materialene er avkjølt til nær 0K. Selv om det er teknologisk mulig å kjøle LTS materiale til en temperatur hvor de blir superledende, har bred kommersialisering av LTS materialer blitt hemmet av de høye kostnadene forbundet med kjøleprosessen. For eksempel har flytende helium, som kan brukes til å kjøle materialer til rundt 4K (-452 ° F), og som er ofte brukt for å kjøle LTS materialer, er dyrt og relativt kostbare å vedlikeholde.

I 1986 skjedde et gjennombrudd i superledning når to forskerne, Dr. K. Alex Müller, som for tiden er under kontrakt som konsulent til ASC, og Dr. J. Georg Bednorz, på en IBM-laboratorium i Zürich, Sveits, identifisert et keramisk oksid sammensatte som ble vist å være superledende på 36k (-395 ° F). Denne oppdagelsen ga dem en Nobelprisen i fysikk i 1987, som er en av fire nobelpriser som har blitt tildelt for arbeidet med superledning. En serie relaterte keramiske oksid forbindelser som har høyere kritiske temperaturer ble senere oppdaget, inkludert de som brukes av amerikanske superleder.

Hva er Sup erconductivity?

Zero Resistance

Superledere miste all motstand mot flyt av direkte elektrisk strøm og nesten all motstand mot flyt av vekselstrøm når avkjølt under en kritisk temperatur, noe som er forskjellig for hver superledende materiale.

Perfekt Dirigent av elektrisitet

En superleder er et perfekt dirigent av elektrisitet, og det bærer likestrøm med 100% effektivitet fordi ingen energi utsvevende av resistiv oppvarming. Når indusert i en superledende loop, kan direkte strøm uforminsket alltid. Superledere gjennomfører også vekselstrøm, men med noen små bortledning av energi.

Kritisk temperatur

Superledende materialer kjent i dag, inkludert både høy temperatur superleder ("HTS") og lav temperatur superleder ("LTS") materialer, må kjøles ned til kryogen temperaturer for å stille eiendom superledning.

HTS vs LTS

Forskjellene mellom høy og lav temperatur superledere kan best forklares ved hjelp av figuren 1. Denne grafen illustrerer fullstendig tap av motstand mot flyt av strøm gjennom ledninger til en LTS materiale (niob-titan legering) og en HTS materiale (vismut-basert, kobber oksid keramikk) ved den kritiske temperaturen T c som er forskjellig for hvert superledende materiale. Den spesifikke HTS materialet i denne oversikten har ingen elektrisk motstand under 108K (-265 ° F) i motsetning til de spesifikke LTS materialet i denne oversikten, som ikke har noen elektrisk motstand under 10K (-441 ° F).

Figur 1. Forskjellene i atferd mellom LTS og HTS materialer.

Vilkår som kreves for en Material til Exhibit Superledende Behaviour

         Materialet må være avkjølt under en karakteristisk temperatur, kjent som sin superledende overgang eller kritiske temperaturen (T c).

         Den strømmen som går gjennom et gitt tverrsnitt av materialet må være under en karakteristisk nivå som kalles den kritiske strømtettheten (J c).

         Det magnetiske feltet som materialet utsettes må være under en karakteristisk verdi som kalles den kritiske magnetfelt (H c).

Disse forholdene er avhengige av hverandre, og definere de miljømessige rammebetingelser for superleder.

Figur 2. Vilkårene som kreves for et materiale å vise superledning.

Fordeler med Superledende Wire

Superledende kabler gir betydelige fordeler fremfor konvensjonell kobber ledninger fordi de

         Lede strøm med liten eller ingen motstand og tilhørende energitap

         Kan overføre mye større mengder elektrisitet enn konvensjonelle ledninger av samme størrelse

 

 

Kilde: American superleder

 

For mer informasjon om denne kilden kan du besøke amerikanske superleder .

 

Date Added: Oct 11, 2001

Last Update: 4. October 2011 12:47

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit