Hva slags Resistance Har en superleder har?

Hva slags Resistance Har en superleder har?


En superleder er et element, metallisk legering eller sammensatte elektriske motstand - motstand mot strømmen av elektrisk strøm, målt i ohm (w) - herav faller til null ved meget lave temperaturer. Elektrisk motstand er uønsket fordi det fører til bortledning eller tap av elektrisk energi, vanligvis i form av varme, noe som reduserer effektiviteten av elektriske apparater og derved øker kostnadene for operasjonen.

Oppdagelse

Fenomenet med superledning ble oppdaget av Heike Kamelingh Onnes ved University of Leiden i Nederland i 1911. Onnes senket temperaturen av det inerte gassformede element helium til under dens kokepunkt, ved -452.07 grader Fahrenheit, eller 4,22 grader Kelvin - meget nær det absolutte nullpunkt, 0 grader Kelvin - og observerte effekten av lav temperatur på den elektriske motstand av fast kvikksølv.

Høy og lav temperatur Superledere

Superledere oppføre seg som vanlige ledere ved romtemperatur. Imidlertid, når de er avkjølt til under en viss temperatur, kjent som overgangstemperatur, utviser de supraledende egenskaper. De tidligste superledere oppdaget, som kvikksølv og bly, må kjøles ned til rundt 3 grader Kelvin - mye for kaldt for praktiske formål - og forskning fortsetter i såkalte høytemperatur superledere, som viser superledende egenskaper ved temperaturer på 100 grader Kelvin eller høyere. Moderne superledere inkluderer kobber oksider og alkalimetall fullerides.

Hvordan superledning Works

Flyten av strøm gjennom en solid metall er et resultat av negativt ladede elementærpartikler, kjent som elektroner, som reiser gjennom den. Elektrisk motstand er et resultat av disse elektroner som blir spredt, enten av urenheter i det faste metall eller av naturlige vibrasjoner i metallatomer i deres vanlige arrangement - kjent som et gitter - ved normale temperaturer. Når en superleder ble avkjølt til under sin overgangstemperatur, disse mekanismene ikke lenger hindre strømmen av elektroner og den elektriske motstand av materialet nærmer seg null.

BCS Theory

Elektrisk strøm i superledere bæres av par av elektroner som er kjent som "Cooper par." Når temperaturen faller under overgangstemperaturen, energien bindende paret av elektroner danner sammen et gap i energispekteret og skiller Cooper paret fra andre, enkelt-elektronenergitilstander. I henhold til matematisk komplekse Bardeen Cooper Schrieffer (BCS) teori, plassen som opptas av en Cooper par inneholder også mange andre par; det ikke er tilstrekkelig varmeenergi til å spre elektronene i Cooper Pair, slik at de lede elektrisitet uhindret.