Visoka škola elektrotehnike I računarstva strukovnih
studija Beograd
Seminarski rad iz EMK-a
Tema:
Superprovodnici
Profesor:
Student:
dr Vera Petrović
Beograd,
2
Sadržaj:
1. Superprovodnici
......................................................... 3
2. Fenomenološke teorije
.............................................. 7
3. Superprovodni materijali
.......................................... 11
4. Superprovodni kablovi i žice
..................................... 13
4
- Pored skokovitog opadanja specifične električne otpornosti na nulu uočeno je da
pri
T
<
T
C
superprovodnik smešten u spoljašnje magnetno polje istiskuje iz sebe
magnetni fluks. Na slici a) je prikazan provodnik u običnom, a na slici b) u
superprovodnom stanju. Ova pojava se naziva
Majsnerov efekat
, prema naučniku
koji ju je otkrio 1933. godine, i objašnjava se indukovanjem površinskih
superprovodnih struja koje svojim poljem poništavaju spoljašnje.
- Superprovodnik se, dakle, ponaša kao
idealni dijamagentik
. Unutar
superprovodnika električno polje je
E
=
ρJ
= 0, pa kod ovih materijala mogu
postojati samo površinske struje. Pri
T < T
C
, u superprovodniku smeštenom u
magnetno polje manje od nekog
kritičnog polja
(
H < H
C
) postoji površinska
električna struja čije magnetno polje u superprovodniku sasvim kompenzuje
primenjeno spoljašnje polje:
B
=
μ
0
μ
r
H
= 0, tj.
μ
r
= 1 +
χ
m
= 0. Kritično polje
H
C
(
T
)
monotono opada sa porastom temperature počev od
H
C
(0) i pri
T=T
C
iščezava:
H
C
(T
C
)
=0.
5
- Zahvaljujući osobini idealnog dijamagnetizma, superprovodni uzorak kroz koji
protiče struja snažno odbija stalni magnet koji se nad njega nadnese, što dovodi
do levitacije magneta. Površinska struja u superprovodniku, koja se javlja kao
odziv na prisustvo polja stalnog magneta, stvara polje i izvan superprovodnog
uzorka, koje odbija stalni magnet.
-Na ovom principu konstuisani su brzi vozovi koji se kreću lebdeći iznad šina.
- Ako se prethodno rashlađeni superprovodnik stavi u magnetno polje
H
veće od
njegovog kritičnog magnetnog polja (
H
C
), neće se javiti Majsnerov efekat, već će
materijal izgubiti svoja superprovodna svojstva. Za žičane uzorke, sa osom
usmerenom u pravcu primenjenog magnetnog polja, moguća su dva različita
ponašanja, zavisna isključivo od vrste superprovodnog materijala.
- Kod
superprovodnika I vrste
pri
H
=
H
C
(T)
ceo uzorak se vraća u normalno stanje,
kada dolazi do potpunog prodiranja magnetne indukcije
B
unutar uzorka.
- Kod
superprovodnika II vrste
(u koju spadaju sve superprovodne legure i
intermetalna jedinjenja, kao i element Nb) pri
H
<
H
C
1
(
T
) (
H
C
1
- prvo kritično polje)
magnetna indukcija ne prodire u uzorak; kada je
H
>
H
C
2
(
T
) (
H
C
2
- drugo kritično
polje) uzorak se vraća u normalno stanje, sa potpunim prodiranjem magnetne
indukcije. Kada je
H
C
1
(
T
) <
H
<
H
C
2
(
T
), dolazi do delimičnog prodiranja magnetne
indukcije i u uzorku se pojavljuje složena pravilna mikroskopska struktura
naizmeničnog rasporeda superprovodnih i normalnih oblasti, poznata kao
mešano
stanje
. U mešanom stanju magnetna indukcija delimično prodire u uzorak u vidu
magnetnih vrtložnih niti
.
