2.12. СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое сверхпроводимость, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое сверхпроводимость, эффекта мейснера, куперовская пара , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов.

Явление сверхпроводимости при криогенных температурах достаточно широко распространено в природе. сверхпроводимость ю обладают 26 металлов. Большинство из них являются сверхпроводниками с критическими температурами перехода в сверхпроводящее состояние ниже 4,2 К. В этом заключается одна из причин того, что большинство сверхпроводящих металлов для электротехнических целей применить не удается. Еще 13 элементов проявляют сверхпроводящие свойства при высоких давлениях. Среди них такие полупроводники, как кремний, германий, селен, теллур, сурьма и др.

Явление сверхпроводимости возникает в тех случаях, когда электроны проводимости (находящиеся вблизи уровня Ферми) притягиваются друг к другу. Притяжение электронов возможно только в среде, содержащей положительно заряженные ионы, поле которых ослабляет силы отталкивания между электронами. Притягивающиеся друг к другу электроны образуют пары, называемые куперовскими. Образование куперовских пар проиллюстрировано на рис. 2.6. Электрон, пролетая между положительными ионами решетки, электростатическими силами притягивает к себе ближайшие ионы. В окрестности траектории движения электрона локально возрастает плотность положительного заряда. Второй электрон, движущийся за первым, притягивается этим положительным зарядом повышенной плотности. В результате за счет взаимодействия с решеткой между электронами 1 и 2 возникает притяжение – образуется куперовская пара .

Рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 2.6. Схема образования электронных пар в сверхпроводнике

Поскольку силы притяжения невелики, эти парные образования постоянно распадаются и образуются снова.

Следует заметить, что сверхпроводимостью не обладают металлы, являющиеся наилучшими проводниками при нормальных условиях. К ним относятся золото, медь, серебро. Малое сопротивление этих материалов указывает на слабое взаимодействие электронов с решеткой. Такое слабое взаимодействие не создает вблизи абсолютного нуля достаточного меж-электронного притяжения, способного преодолеть кулоновское отталкивание. Поэтому и не происходит их переход в сверхпроводящее состояние.

Кроме чистых металлов сверхпроводимостью обладают многие интерметаллические соединения и сплавы. Общее количество известных на данный момент сверхпроводников составляет около 2000.

Магнитные свойства сверхпроводников. Важнейшая особенность сверхпроводников состоит в том, что внешнее магнитное поле совершенно не проникает в толщу образца, затухая в тончайшем слое. Силовые линии магнитного поля огибают сверхпроводник. Это явление, получившее название эффекта мейснера , обусловлено тем, что в поверхностном слое сверхпроводника при его внесении в магнитное поле возникает круговой незатухающий ток, который полностью компенсирует внешнее поле в толще образца. Глубина, на которую проникает магнитное поле, обычно составляет 10^–7 … 10^{– 8} м. Таким образом, сверхпроводники по магнитным свойствам являются идеальными диамагнетиками с магнитной проницаемостью µ = 0. Как всякие диамагнетики, сверхпроводники выталкиваются из магнитного поля. При этом эффект выталкивания выражен так сильно, что можно удерживать груз в пространстве с помощью магнитного поля.

Состояние сверхпроводимости может быть разрушено, если напряженность магнитного поля превысит некоторое критическое значение.

Применение сверхпроводников. Одно из главных применений сверхпроводников связано с получением сверхсильных магнитных полей.

Широки перспективы применения сверхпроводников в измерительной технике. Сверхпроводящие элементы позволяют регистрировать очень тонкие физические эффекты, измерять с высокой точностью и обрабатывать большое количество информации.

Критическое магнитное поле

Параметры сверхпроводников

Рис мягкие и твердые сверхпроводники

Криопроводимость

Данная статья про сверхпроводимость подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое сверхпроводимость, эффекта мейснера, куперовская пара и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов