Сверхпроводники и криопроводники

Сверхпроводники и криопроводники – это материалы, удельное электрическое сопротивление которых, уменьшается и приближается к нулю при весьма низких криогенных температурах.

Сверхпроводники.

В 1911г. голладский физик Г, Каммерлинг­Оннес при замораживании кольца из ртути при температуре 4, 2^°К обнаружил что электрическое сопротивление кольца внезапно уменьшилось до очень малого значения, практически до нуля, т.е. проводимость материала стала бесконечно большой. Это явление было названо сверхпроводимостью (рис.2.1).

 

 

Рис.2.1. Зависимость ρ (Т) при переходе материала в сверхпроводящее состояние.

 

 

Сейчас известно 35 сверхпроводниковых металлов и более 1000 сверхпроводниковых сплавов и химических соединений (ртуть, алюминий, олово, индий, свинец и др.. Полупроводники ― антимонид индия InSb и др.). При переходе сверхпроводников в сверхпроводящее состояние меняются их магнитные свойства. Они становятся идеальными диамагнетиками и их магнитная проницаемость μ скачком уменьшается от 1 до 0.

Материал может находиться в состоянии сверхпроводимости при Т < Т_кр. И индукции внешнего магнитного поля В < В_кр.. Связь между величинами представлена на рис.2.2.

 

 

Рис.2.2. Зависимость Т _кр= f (В _кр) при переходе материала в сверхпроводящее состояние.

 

В 1986г обнаружено керамическое вещество переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре около 100^°К. Материалы, переходящие в сверхпроводящее состояние при температуре 100^°К и выше получили название высокотемпературные сверхпроводники.

Для получения низких температур и перевода материалов в сверхпроводящее состояние используют дорогой жидкий гелий.

Применение сверхпроводников в электромагнитах для создания сверхсильных магнитных полей нашло применение в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, накопителях энергии.

В трансформаторах и электрических машинах большой мощности появилась возможность снизить их вес в 5÷ 7 раз, повысить к.п.д. за счёт отказа от магнитных сердечников.

Перспективное применение сверхпроводников в космосе в связи с упрощением получения низких температур.