Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 7 frågor/svar hittade Elektricitet-Magnetism [19430] Ursprunglig fråga: Svar: Supraledning finns vid tillräckligt låga temperaturer hos vissa metaller och även keramiska ämnen. Det finns ämnen som är supraledande vid så hög temperatur att man kan använda billigt och lättillgängligt flytande kväve som kylmedel (kokpunkt 77 K). Supraledning är ganska komplext och det finns olika förklaringar och fenomenet är inte helt förstått, speciellt när det gäller högtemperatursupraledare. Den klassiska förklaringen är BCS-teorin (se BCS_theory ). I en vanlig ledare (typiskt en metall) sker laddningstransporten med fria elektroner, se fråga 9549 . Elektronerna kolliderar med atomerna i gittret och i en del av dessa kollisioner förlorar elektronen energi som värmer upp ledaren. Denna uppvärmning av ledaren är oftast oönskad eftersom den innebär en energiförlust (ledningsresistans). I vissa ledare vid låg temperatur slår sig elektronerna ihop två och två med motsatt spinn (+1/2.-1/2). Man får då vad man kallar ett Cooper-par med spinnet 0. Dessa Cooper-par leder strömmen i stället för fria elektroner. På grund av kvantmekaniken är den emellertid två avgörande skillnader: 1 Eftersom ett Cooper-par har heltaligt spinn (0) är de bosoner och behöver till skillnad från fermioner (halvtaligt spinn) inte lyda pauliprincipen, se fråga 18298 . Alla Cooper-par kan då befinna sig i det lägsta tillståndet, grundtillståndet. Detta kallas Bose-Einstein-kondensat, se fråga 1136 . 2 Energin i grundtillståndet är för liten för att Cooper-paren skall kunna växelverka med gittret. Detta betyder att kollisioner blir "förbjudna" och Cooper-paren kan röra sig obehindrat, det vill säga att resistansen är noll. I figuren nedan visas resistiviteten (grön kurva) som funktion av temperaturen. Man ser att resistiviteten är exakt noll för temperaturer mindre än Tc. Den blå kurvan visar specifik värmekapacitet. Man ser att även denna påverkas vid fasövergången T=Tc. Se även Superconductivity . Nyckelord: supraledning [7]; pauliprincipen [10]; resistans [15]; specifik värmekapacitet [25]; Bose-Einstein-kondensat [6]; Elektricitet-Magnetism [16775] Ursprunglig fråga: Svar: Magnetic_levitation säger om stabilitet: Earnshaw's theorem proved conclusively that it is not possible to levitate stably using only static, macroscopic, paramagnetic fields. The forces acting on any paramagnetic object in any combination of gravitational, electrostatic, and magnetostatic fields will make the object's position unstable along at least one axis, and can be unstable along all axes. However, several possibilities exist to make levitation viable, for example, the use of electronic stabilization or diamagnetic materials; it can be shown that diamagnetic materials are stable along at least one axis, and can be stable along all axes. Dynamic stability occurs when the levitation system is able to damp out any vibration-like motion that may occur. Man kan emellertid åstadkomma stabila system med lite trick. Ett är att använda meissnereffekten (Meissner_effect ) genom att hålla upp en magnet med en skål av supraledande material, se nedanstående figur (längst ner i svaret) från Wikipedia Commons. Meissnereffekten innebär att alla magnetfält trängs ut ur en supraledare. Magneten vilar alltså på en "kudde" av fältlinjer. Eftersom alla fältlinjer trängs ut har det ingen betydelse hur den svävande magneten är orienterad, och om supraledaren utformas som en skål så ligger magneten stabilt i en "magnetfältsgrop". Se även fråga 498 , länk 1 och Magnetic_levitation_train (Maglev ). Tillägg 18/11/11 För så kallade högtemperatursuperledare som är typ II supraledare kan man få en mycket spektakulär effekt genom en process som kallas flux-låsning (Flux_pinning ). I detta fallet går magnetfältet in i supraledaren men låses fast av defekter i kristallen. Detta gör att den svävande supraledaren låses fast och är i ett stabilt läge nära magneten. Effekten beskrivs i nedanstående video och länk 2: Nyckelord: supraledning [7]; magnetism [52]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/maglev.html#c1 Elektricitet-Magnetism [5066] 1.Hur kom man fram till att ett flödeskvantum är 2 * 10^-15 Weber. 2.När vortexarna vid Hc1 börjar att tränga in i supraledaren tills att de
helt fyller den vid Hc2 är en lång bit. Är Meissner-effekten så försvagad
vid de höga magnetfält man behöver att man inte kan använda den praktiskt? 3.På vissa ställen står det att man använder sig av meissner-effekten i
maglev-tåg. Är det inte så att man använder sig av supraledande spolar,
eftersom Meissner-effekten försvagas av vortexar? 4.Vilket spinntal får ett Cooper-par enligt BSC-teorin 1 eller 0. 5.Är det riktigt att ett Cooper-par upträder som en Booson och att man
därmed kan säga att man inte kan skilja Cooperparen åt,
och den supraledande effekten beror på att elektronerna rör sig som ett
stort kollektiv genom ledaren. 6.Är det sant att man kan packa en anordning bestående av
supraledare-oxidskikt-supraledare så tätt att om man lade
ner forskning så skulle denna slå ut dagens processorer?
Man skulle då utnyttja sig av Josephsonströmmen och bryta
denna med ett magnetfält från kontrollströmmen, vilket
skulle ge en snabbare övergång mellan 1 och 0. Svar: 1. F London härledde magnetiskt flödeskvantum på 30-talet till
hc/q, där h är Plancks konstant, c är ljushastigheten och q är de elektriska
laddnigsbärarnas laddning. När man många år senare lyckades mäta q visade
det sig att q = 2e, vilket kan tolkas som ett Cooper-par. 2. Du talar om supraledare av typ II. Det är just dessa som klarar
höga magnetfält. I magneterna till LHC vid CERN produceras 10 T,
vilket är 5 gånger mättnadsfältet i järn. 3. Se 2. 4. Cooper-paret har spin 0. 5. Det är ganska bra beskrivet. 6. Teoretiskt finns här möjligheter. Om det blir möjligt i praktiken är en
annan sak. Nyckelord: supraledning [7]; Elektricitet-Magnetism [2503] Svar: Se även fråga 146 Nyckelord: supraledning [7]; 1 http://www.vxu.se/msi/fysik/FYB702/Supraledning.html Elektricitet-Magnetism [498] Svar: Nyckelord: supraledning [7]; magnetism [52]; Elektricitet-Magnetism [497] Svar:
2. Den högsta kritiska temperaturen jag har hittat är 164 K (1994). Denna uppnåddes under 350 kbars tryck för materialet HgBa2Ca2Cu3O8.
3. Fysiken bakom supraledare är väldigt komplicerad och det finns fortfarande mycket som är oklart om de mekanismer som styr. Detta gör att det är ganska svårt att veta vad som ska ändras i deras kemiska formel för att få fram en bättre supraledare. För att hitta nya material används nog mest "trial and error"-metoden, dvs man testar och varierar de ämnen som verkar troliga tills man förhoppningsvis hittar nåt bra!
4. Utvecklingen gick framåt i rasande fart ett tag och man trodde att rumstemeratur var ett enkelt mål men det blir kanske inte så lätt som det verkade. Förutom att nå en viss övergångstemperatur finns det en massa problem med de nya materialen som man kanske inte tänkte på från början. Till exempel är de supraledande material som utvecklas idag keramiska ämnen, dvs de bränns i en ugn som lera, och precis som lera är de spröda. Du kan ju tänka dig hur svårt det är att göra en hållbar ledning av lera!
5. I Sverige bedrivs forskning om supraledare främst i Göteborg, på Chalmers, och på KTH i Stockholm. Nyckelord: supraledning [7]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/hitc.html#c1 Elektricitet-Magnetism [146]
På vilket sätt påverkar magnetiska fält en supraledares egenskaper? Svar:
Ett magnetfält påverkar elektronerna och strävar att bryta upp paren. Därför försvinner supraledningen om magnetfältet blir alltför starkt.
Läs: I KOSMOS 1988 sid 43 finns en artikel av Claesson och Lundqvist om supraledare. Nyckelord: supraledning [7]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.