Cверхпроводимость

Содержание

Слайд 2

Критерии успеха
Студенты могут:
Знать общие свойства сверхпроводимости
График зависимости сопротивления от температуры

Критерии успеха Студенты могут: Знать общие свойства сверхпроводимости График зависимости сопротивления от
Определить факторы, которые нарушают сверхпроводимость
Уметь цитировать различные применения сверхпроводимости
Уметь понимать проблему отсутствия сопротивления при комнатной температуре.

Слайд 3

Что такое сверхпроводники?
•Что приходит на ум, когда вы слышите термин «сверхпроводники»?

Сверхпроводник

Что такое сверхпроводники? •Что приходит на ум, когда вы слышите термин «сверхпроводники»?
- это материал, обладающий почти нулевым удельным сопротивлением и ведущий себя как диамагнит ниже температуры сверхпроводящего перехода.
Сверхпроводимость - это протекание электрического тока без сопротивления в определенных металлах, сплавах и керамике при температурах, близких к абсолютному нулю, а в некоторых случаях при температурах, превышающих сотни градусов выше абсолютного нуля = -273ºK.

Слайд 4

Исследователь сверхпроводимости
Сверхпроводимость была впервые обнаружена в 1911 году голландским физиком Хайке Камерлинг-Оннесом.

Исследователь сверхпроводимости Сверхпроводимость была впервые обнаружена в 1911 году голландским физиком Хайке Камерлинг-Оннесом.

Слайд 5

Открытие
Оннес знал, что сопротивление холодной проволоки рассеется. Это предполагает, что будет иметь

Открытие Оннес знал, что сопротивление холодной проволоки рассеется. Это предполагает, что будет
место постоянное снижение электрического сопротивления, что позволит лучше проводить электричество.
В некоторой точке очень низкой температуры ученые знали, что будет выравнивание, поскольку сопротивление достигло некоторого определенного минимального значения, позволяющего току течь с небольшим сопротивлением или вообще без него.
  Оннес пропустил ток через очень чистый ртутный провод и измерил его сопротивление, пока он неуклонно понижал температуру. К его удивлению, сопротивления на 4.2K не было.

Слайд 6

ОБЩИЕ СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ
Практически нулевое электрическое сопротивление.
Совершенное диамагнитное свойство.
Критическое поле зависит от температуры

ОБЩИЕ СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ Практически нулевое электрическое сопротивление. Совершенное диамагнитное свойство. Критическое поле
сверхпроводящего материала.
Эффект сильного тока разрушает свойства сверхпроводимости.
При очень высоком давлении Tc прямо пропорционально давлению.
Tc обратно пропорционален корню квадратному из At.wt изотопа одного сверхпроводника.

Слайд 7

Удельное электрическое сопротивление в зависимости от температуры для сверхпроводников и нормальных металлов

Из

Удельное электрическое сопротивление в зависимости от температуры для сверхпроводников и нормальных металлов
рисунка видно, что удельное электрическое сопротивление нормального металла неуклонно уменьшается по мере снижения температуры и достигает низкого значения при 0 К, называемого остаточным удельным сопротивлением.

Слайд 8

Критическое магнитное поле (Hc) Выше этого значения внешнего магнитного поля сверхпроводник становится

Критическое магнитное поле (Hc) Выше этого значения внешнего магнитного поля сверхпроводник становится
несверхпроводящим. Это минимальное магнитное поле, необходимое для разрушения сверхпроводящего состояния, называется критическим магнитным полем Hc

Слайд 9

Что разрушает сверхпроводимость?

Высокие температуры: сильные тепловые колебания решетки преобладают над электрон-фононным взаимодействием.

Магнитное

Что разрушает сверхпроводимость? Высокие температуры: сильные тепловые колебания решетки преобладают над электрон-фононным
поле: спины C-P будут направлены параллельно.
(должно быть антипараллельно в C-P)

Ток: создает магнитное поле, которое в свою очередь разрушает сверхпроводимость.

Слайд 10

СВЕРХПРОВОДНИКИ ВЫСОКОЙ Tc

Низкие Тс Сверхпроводники

Сверхпроводники, которым требуется жидкий гелиевый теплоноситель, называются низкотемпературными

СВЕРХПРОВОДНИКИ ВЫСОКОЙ Tc Низкие Тс Сверхпроводники Сверхпроводники, которым требуется жидкий гелиевый теплоноситель,
сверхпроводниками.
Температура жидкого гелия на 4,2 К выше абсолютного нуля

Сверхпроводники, имеющие значения Tc выше температуры жидкого азота (77 К), называются высокотемпературными сверхпроводниками
Высокотемпературные сверхпроводники

Слайд 11

ПРЕИМУЩЕСТВА
Может нести большое количество энергии без потери тепла.
Способен генерировать сильные магнитные поля.
Сверхпроводники

ПРЕИМУЩЕСТВА Может нести большое количество энергии без потери тепла. Способен генерировать сильные
полезны для применения в технике медицинской визуализации.
Новые сверхпроводящие пленки могут привести к миниатюризации.
Сверхпроводники увеличили скорость в компьютерных чипах.

Слайд 12

НЕДОСТАТКИ
Сверхпроводящие материалы проводят ток только при заданной температуре, известной как температура перехода.
Сверхпроводники

НЕДОСТАТКИ Сверхпроводящие материалы проводят ток только при заданной температуре, известной как температура
все еще не обнаруживаются в большинстве бытовых электронных устройств.

Слайд 13

ПРИМЕНЕНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
Супер проводящий генератор
Сверхпроводящие кабели линии электропередачи
Сверхпроводящая система накопления магнитной энергии (SMES)

ПРИМЕНЕНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ Супер проводящий генератор Сверхпроводящие кабели линии электропередачи Сверхпроводящая система накопления магнитной энергии (SMES)

Слайд 14

СУПЕРПРОВОДЯЩИЙ ГЕНЕРАТОР
Преобразует механическую в электрическую энергию.
  Создается собственное магнитное поле.
  Ток и

СУПЕРПРОВОДЯЩИЙ ГЕНЕРАТОР Преобразует механическую в электрическую энергию. Создается собственное магнитное поле. Ток
плотность потока определяют выход.
  Обмотка поля создает более высокое магнитное поле.
  Сверхпроводники имеют чрезвычайно высокую пропускную способность по току.

Слайд 16

Сверхпроводящие КАБЕЛИ ТРАНСМИССИОННОЙ ЛИНИИ
Обеспечивает нулевое сопротивление.
  Из-за НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ происходит передача высокого

Сверхпроводящие КАБЕЛИ ТРАНСМИССИОННОЙ ЛИНИИ Обеспечивает нулевое сопротивление. Из-за НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ происходит передача
тока.
  МАЛЕНЬКИЙ физический размер.
  Снижение клиренса для терминальных факультетов.
  Быстрое восстановление после сбоя.
  Перегрузочная способность.

Слайд 17

American Superconductor

Применения в проводах и лентах.

American Superconductor Применения в проводах и лентах.

Слайд 18

Применения в проводах и лентах.

Поперечное сечение полосы HTC
Американская сверхпроводниковая корпорация

HTC Cable

Применения в проводах и лентах. Поперечное сечение полосы HTC Американская сверхпроводниковая корпорация HTC Cable

Слайд 19

Применение в промышленности

Применение в промышленности

Слайд 20

Сверхпроводящая МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ (SMES)
Токопроводящий провод генерирует магнитное поле.
  Сверхпроводящие соленоиды,

Сверхпроводящая МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ (SMES) Токопроводящий провод генерирует магнитное поле. Сверхпроводящие
изготовленные путем обмотки сверхпроводящего провода в катушке, функционально превосходят обычные соленоиды.
  Нулевое постоянное электрическое сопротивление.
  Нет резистивных потерь.