Un supraconducteur est un élément, d'un alliage métallique ou composé de la résistance électrique - opposition à la circulation du courant électrique, mesurée en ohms (Q) - dont tombe à zéro à des températures très basses. La résistance électrique est indésirable car elle se traduit par une dissipation ou perte d'énergie électrique, généralement sous forme de chaleur, ce qui réduit l'efficacité des dispositifs électriques et augmente le coût de fonctionnement de ce fait.
la découverte
Le phénomène de la supraconductivité a été découvert par Heike Kamelingh Onnes à l'Université de Leiden aux Pays-Bas en 1911. Onnes a abaissé la température de l'inerte gazeux élément hélium en dessous de son point d'ébullition, à -452.07 degrés Fahrenheit, ou 4,22 degrés Kelvin - très proche du zéro absolu, 0 degrés Kelvin - et observé les effets de basse température sur la résistance électrique du mercure solide.
Haute et basse Supraconducteurs de température
Supraconducteurs se comportent comme des conducteurs ordinaires à la température ambiante. Cependant, quand ils sont refroidis en dessous d'une certaine température, appelée température de transition, ils présentent des propriétés supraconductrices. Les premiers supraconducteurs découverts, tels que le mercure et le plomb, doivent être refroidis à environ 3 degrés Kelvin - beaucoup trop froid pour des raisons pratiques - et la recherche continue dans les supraconducteurs dits à haute température, qui présentent des propriétés supraconductrices à des températures de 100 degrés Kelvin ou plus. superconducteurs modernes comprennent des oxydes de cuivre et fullerides de métaux alcalins.
Comment Supraconductivité Works
Le flux d'électricité à travers un métal solide est le résultat de particules élémentaires chargées négativement, appelées électrons, les voyages à travers elle. La résistance électrique est le résultat de ces électrons étant dispersés, soit par des impuretés dans le métal solide ou par la vibration naturelle des atomes métalliques dans leur arrangement régulier - connu sous le nom de réseau - à des températures normales. Lorsqu'un supraconducteur est refroidi en dessous de sa température de transition, ces mécanismes ne gênent le flux d'électrons et la résistance électrique du matériau tend vers zéro.
Théorie BCS
Le courant électrique dans les supraconducteurs est porté par paires d'électrons appelés «paires de Cooper." Lorsque la température descend au-dessous de la température de transition, la liaison de la paire d'électrons d'énergie crée ainsi un vide dans le spectre d'énergie et sépare la paire de Cooper par rapport aux autres à électron unique états d'énergie. Selon la théorie mathématique complexe Bardeen Cooper Schrieffer (BCS), l'espace occupé par une paire de Cooper contient également de nombreuses autres paires; il est l'énergie thermique insuffisante pour disperser les électrons dans la Cooper Pair, ils conduisent l'électricité sans entraves.