Paano gumagana ang isang superconductor?

Upang maunawaan kung paano gumagana ang isang superconductor, maaaring makatulong na suriin kung paano gumagana muna ang isang regular na conductor.Ang ilang mga materyales tulad ng tubig at metal ay nagbibigay -daan sa mga electron na dumaloy sa kanila nang medyo madali, tulad ng tubig sa pamamagitan ng isang hose ng hardin.Ang iba pang mga materyales, tulad ng kahoy at plastik ay hindi pinapayagan ang mga electron na dumaloy, kaya itinuturing silang hindi pag-uugali.Ang pagsisikap na magpatakbo ng koryente sa pamamagitan ng mga ito ay tulad ng pagsisikap na magpatakbo ng tubig sa pamamagitan ng isang ladrilyo.

Kahit na sa mga materyales na itinuturing na kondaktibo, maaaring magkaroon ng malawak na pagkakaiba sa kung magkano ang maaaring dumaan sa kuryente.Sa mga de -koryenteng termino, ito ay tinatawag na paglaban.Halos lahat ng mga normal na conductor ng koryente ay may ilang pagtutol dahil mayroon silang mga atomo, na humaharang o sumisipsip ng mga electron habang dumadaan sila sa wire, tubig o iba pang materyal.Ang isang maliit na pagtutol ay maaaring maging kapaki -pakinabang upang mapanatili ang kontrol ng elektrikal na daloy, ngunit maaari rin itong maging hindi epektibo at aksaya.

Ang isang superconductor ay tumatagal ng ideya ng paglaban at lumiliko ito sa ulo nito.Ang isang superconductor ay karaniwang binubuo ng mga sintetikong materyales o metal tulad ng lead o niobiumtitanium na mayroon nang isang mababang bilang ng atomic.Kapag ang mga materyales na ito ay nagyelo sa halos ganap na zero, kung ano ang mga atomo na mayroon sila ay gumiling sa isang malapit na kalahati.Kung wala ang lahat ng aktibidad na atomic na ito, ang kuryente ay maaaring dumaloy sa materyal na halos walang pagtutol.Sa mga praktikal na termino, ang isang computer processor o track ng electric track na nilagyan ng isang superconductor ay gagamit ng napakaliit na koryente upang maisagawa ang mga pag -andar nito.

Ang pinaka -halata na problema sa isang superconductor ay ang temperatura.Mayroong ilang mga praktikal na paraan upang supercool ang mga malalaking supply ng superconductive material sa kinakailangang punto ng paglipat.Kapag ang isang superconductor ay nagsisimulang magpainit, ang orihinal na enerhiya ng atomic ay naibalik at ang materyal ay lumilikha muli ng pagtutol.Ang trick para sa paglikha ng isang praktikal na superconductor ay namamalagi sa paghahanap ng isang materyal na nagiging superconductive sa temperatura ng silid.Sa ngayon, hindi natuklasan ng mga mananaliksik ang anumang metal o pinagsama -samang materyal na nawawala ang lahat ng mga de -koryenteng pagtutol sa mataas na temperatura.

Upang mailarawan ang problemang ito, isipin ang isang karaniwang wire ng tanso bilang isang ilog ng tubig.Ang isang pangkat ng mga electron ay nasa isang bangka na nagsisikap na makarating sa kanilang patutunguhan sa agos.Ang lakas ng tubig na dumadaloy sa agos ay lumilikha ng pagtutol, na ginagawang mas mahirap ang bangka na mas mahirap na makarating sa buong ilog.Sa oras na maabot ng bangka ang patutunguhan nito, marami sa mga pasahero ng elektron ay masyadong mahina upang magpatuloy.Ito ang nangyayari sa isang regular na conductor - ang likas na pagtutol ay nagdudulot ng pagkawala ng kapangyarihan.

Ngayon isipin kung ang ilog ay ganap na nagyelo, at ang mga electron ay nasa isang sled.Dahil walang tubig na dumadaloy sa ibaba ng agos, walang pagtutol.Ang sled ay ipapasa lamang sa yelo at magdeposito halos lahat ng mga pasahero ng elektron ay ligtas na paitaas.Ang mga electron ay hindi nagbago, ngunit ang ilog ay binago ng temperatura upang walang pagtutol.Ang paghahanap ng isang paraan upang mai -freeze ang ilog sa isang normal na temperatura ay ang pangwakas na layunin ng pananaliksik ng superconductor.