Różnica między nadprzewodnikiem a doskonałym przewodnikiem

Superconductor vs Perfect Conductor

Nadprzewodniki i przewodniki doskonałe to dwa powszechnie stosowane terminy w elektronice. Te dwa zjawiska są zwykle źle rozumiane jako jedno. W tym artykule postaram się usunąć nieporozumienie, przedstawiając podobieństwa i różnice między nadprzewodnikiem a doskonałym przewodnikiem.

Co to jest doskonały dyrygent?

Przewodnictwo materiału jest bezpośrednio związane z rezystywnością materiału. Odporność jest podstawową własnością w dziedzinie elektryczności i elektroniki. Opór w definicji jakościowej mówi nam, jak trudny jest przepływ prądu elektrycznego. W sensie ilościowym rezystancję między dwoma punktami można zdefiniować jako różnicę napięcia, która jest wymagana do przeniesienia prądu jednostkowego przez zdefiniowane dwa punkty. Opór elektryczny jest odwrotnością przewodnictwa elektrycznego. Rezystancja obiektu jest definiowana jako stosunek napięcia na obiekcie do przepływającego przez niego prądu. Rezystancja w przewodniku zależy od ilości wolnych elektronów w ośrodku. Rezystancja półprzewodnika zależy głównie od liczby zastosowanych atomów domieszkujących (stężenie zanieczyszczeń). Rezystancja, którą system wykazuje dla prądu przemiennego, jest inna niż rezystancja dla prądu stałego. Dlatego wprowadzono termin impedancja, aby znacznie ułatwić obliczenia rezystancji prądu przemiennego. Prawo Ohma jest najbardziej wpływowym prawem, gdy omawiany jest opór tematu. Stwierdza, że ​​dla danej temperatury stosunek napięcia między dwoma punktami do prądu przepływającego przez te punkty jest stały. Ta stała jest znana jako rezystancja między tymi dwoma punktami. Rezystancja mierzona jest w omach. Idealny przewodnik to materiał o zerowej rezystancji w każdych warunkach. Idealny przewodnik nie wymaga żadnego zewnętrznego czynnika, aby utrzymać idealną przewodność. Idealne przewodnictwo to sytuacja koncepcyjna, która czasami jest wykorzystywana w celu ułatwienia obliczeń i projektów, w których rezystywność jest znikoma.

Co to jest nadprzewodnik?

Nadprzewodnictwo odkrył Heike Kamerlingh Onnes w 1911 roku. Jest to zjawisko polegające na posiadaniu dokładnie zerowej rezystywności, gdy materiał znajduje się w pewnej charakterystycznej temperaturze. Nadprzewodnictwo można zaobserwować tylko w niektórych materiałach. Teoretycznie, jeśli materiał jest nadprzewodzący, pole magnetyczne nie może znajdować się wewnątrz materiału. Można to zaobserwować dzięki efektowi Meissnera, który jest całkowitym wyrzuceniem linii pola magnetycznego z wnętrza materiału, gdy materiał przechodzi w stan nadprzewodzący. Nadprzewodnictwo to zjawisko kwantowo-mechaniczne. Aby wyjaśnić stan nadprzewodnika, wymagana jest wiedza z zakresu mechaniki kwantowej. Temperatura progowa nadprzewodnika jest znana jako temperatura krytyczna. Gdy temperatura materiału obniża się, przekroczy temperaturę krytyczną, rezystancja materiału nagle spada do zera. Temperatury krytyczne nadprzewodników wynoszą zwykle poniżej 10 kelwinów. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe, które zostały odkryte niedawno, mogą mieć temperatury krytyczne sięgające 130 kelwinów lub więcej.