Superconductor
Ülijuht on aine, mis juhib elektrit ilma vastupanuta, kui see muutub "kriitilisest temperatuurist" külmemaks. Sellel temperatuuril võivad elektronid vabalt läbi materjali liikuda. Ülijuhid erinevad tavalistest, isegi väga headest juhtidest. Tavalised juhid kaotavad oma vastupanu aeglaselt, kui nad muutuvad külmemaks. Seevastu ülijuhid kaotavad oma takistuse korraga. See on näide faasiüleminekust. Suured magnetväljad hävitavad ülijuhtivuse ja taastavad tavalise juhtiva oleku.
Tavaliselt tekitab juhi juures liikuv magnet elektromagnetilise induktsiooni abil juhis voolu. Kuid ülijuht surub magnetvälja tegelikult täielikult välja, indutseerides pinnavoolusid. Selle asemel, et magnetvälja läbi lasta, käitub ülijuht nagu vastupidiselt suunatud magnet, mis tõmbab tõelist magnetit tagasi. Seda nimetatakse Meissneri efektiks ja seda saab demonstreerida ülijuhi hõljumisega üle magnetite või vastupidi.
Magnet, mis hõljub kõrgtemperatuurilise ülijuhi kohal, mida jahutatakse vedela lämmastikuga. Suprajuhi pinnal voolab püsiv elektrivool. See välistab magneti magnetvälja (Faraday induktsiooniseadus). Tegelikult moodustab see vool elektromagnet, mis lükkab magnetit tagasi.
Superjuhtide ajalugu
| 1911 | Heike Kamerlingh Onnes'i poolt avastatud ülijuhtivus |
| 1933 | Walter Meissneri ja Robert Ochsenfeldi poolt avastatud Meissneri efekt |
| 1957 | John Bardeeni, Leon Cooperi ja John Schriefferi esitatud teoreetiline seletus ülijuhtivuse kohta (BCS teooria). |
| 1962 | ülijuhtivate Cooper'i paaride tunneldamine läbi isoleeriva barjääri, mis on ennustatud |
| 1986 | Alex Müller ja Georg Bednorz avastasid keraamilise ülijuhi. Keraamika on tavaliselt isolaatorid. Lantaani, baariumi, vase ja hapniku ühend, mille kriitiline temperatuur on 30 K. Avasid võimalused uute ülijuhtide loomiseks. |
Rakendused
- Ülijuhtiv kvantinterferentsseade (SQUID)
- Osakeste kiirendid
- Väikeste osakeste kiirendid tervishoius
- Levitatsioonirongid
- Tuumasüntees
- MRI-skanner
Küsimused ja vastused
K: Mis on ülijuht?
V: Ülijuht on aine, mis juhib elektrit ilma vastupanuta, kui see muutub "kriitilisest temperatuurist" külmemaks. Sellel temperatuuril saavad elektronid vabalt läbi materjali liikuda.
K: Mille poolest erineb ülijuht tavalisest juhist?
V: Tavalised juhid kaotavad oma vastupanu (muutuvad juhtivamaks) aeglaselt, kui nad muutuvad külmemaks. Seevastu ülijuhid kaotavad oma vastupanu korraga. See on näide faasiüleminekust.
K: Millised on mõned näited ülijuhtide kohta?
V: Mõned näited ülijuhtidest on metallid elavhõbe ja plii, keraamika ja orgaanilised süsiniknanotorud.
K: Kuidas mõjutab magnet, mis liigub juhi juures, seda?
V: Tavaliselt tekitab juhi juures liikuv magnet elektromagnetilise induktsiooni abil juhis voolu. Kuid ülijuht surub magnetvälja tegelikult täielikult välja, indutseerides pinnavoolusid.
K: Mis on Meissneri efekt?
V: Meissneri efekt seisneb selles, et magnetvälja läbilaskmise asemel käitub ülijuht vastupidiselt suunatud magnetina, mis tõmbab tegelikku magnetit tagasi. Seda saab demonstreerida ülijuhi hõljumisega üle magneti või vastupidi.
K: Kas suur magnetväli hävitab või suurendab ülijuhtivust?
V: Kõrge magnetväli hävitab ülijuhtivuse ja taastab normaalse juhtiva oleku.
