Qué es un superconductor: tipos, materiales y propiedades

Hay dos tipos de materiales como los metales y los aislantes. Los metales permiten el flujo de electrones y transportan carga eléctrica como plata, cobre, etc. mientras que los aislantes retienen electrones y no permiten el flujo de electrones como madera, caucho, etc. En el siglo XX, los físicos desarrollaron nuevos métodos de laboratorio para enfriar materiales a temperatura cero. Comenzó a investigar ciertos elementos para averiguar cómo cambiaría la electricidad en condiciones como el plomo y el mercurio, ya que conducen la electricidad a cierta temperatura sin resistencia. Descubrieron el mismo comportamiento en varios compuestos, desde cerámica hasta nanotubos de carbono. Este artículo presenta una descripción general del superconductor.

¿Qué es un superconductor?

Definición: Un material que puede conducir electricidad sin resistencia se llama superconductor. En la mayoría de los casos, en algunos materiales como los compuestos, los elementos metálicos ofrecen cierta resistencia a temperatura ambiente, aunque ofrecen poca resistencia a una temperatura denominada temperatura crítica.

El flujo de electrones de un átomo a otro ocurre frecuentemente con la ayuda de ciertos materiales una vez que se alcanza la temperatura crítica, por lo que el material puede llamarse material superconductor. Estos se utilizan en muchos campos, como la resonancia magnética y la ciencia médica. La mayoría de los materiales disponibles en el mercado no son superconductores. Por lo tanto, deben estar en un estado de muy baja energía para convertirse en superconductores. La investigación actual se centra en el desarrollo de compuestos para convertirse en superconductores de alta temperatura.

Tipos de superconductores

Los superconductores se clasifican en dos tipos, a saber, Tipo I y Tipo II.

superconductor tipo I

Este tipo de superconductor incluye partes conductoras básicas y estas se utilizan en diferentes campos, desde cableado eléctrico hasta microchips en la computadora. Estos tipos de superconductores pierden su superconductividad muy fácilmente cuando se colocan en el campo magnético crítico (Hc). Después de eso, se volverá como un director de orquesta. Estos tipos de semiconductores también se denominan superconductores blandos debido a la pérdida de superconductividad. Estos superconductores obedecen completamente al efecto Meissner. los ejemplos de superconductores son zinc y aluminio.

superconductor tipo II

Este tipo de superconductor perderá su superconductividad lentamente pero no simplemente porque esté dispuesto en el campo magnético externo. Cuando observamos la representación gráfica entre la magnetización y el campo magnético, cuando el segundo tipo de semiconductor se coloca en un campo magnético, perderá lentamente su superconductividad.

Este tipo de semiconductores comenzará a perder su superconductividad en el campo magnético menos significativo y abandonará totalmente su superconductividad en el campo magnético crítico más alto. La condición entre el campo magnético crítico más ligero y el campo magnético crítico más alto se denomina estado intermedio, de lo contrario, el estado de vórtice.

Este tipo de semiconductor también se denomina superconductor duro porque pierde su superconductividad de forma lenta pero no simple. Estos semiconductores obedecerán al efecto Meissner pero no completamente. Los mejores ejemplos de estos son NbN y Babi3. Estos superconductores son aplicables a imanes superconductores de campo fuerte.

Materiales de superconductividad

Sabemos que hay muchos materiales disponibles, algunos de los cuales serán superconductores. Excluyendo el mercurio, los superconductores originales son metales, semiconductores, etc. Cada material diferente se convertirá en un superconductor a una temperatura un poco diferente.

El principal problema con el uso de la mayoría de estos materiales es que serán superconductores dentro de unos pocos grados de cero completo. Esto significa cualquier beneficio que obtengas de la falta de resistencia; es casi seguro que pierde al enfriarlos en primer lugar.

La planta de energía que suministra electricidad a su hogar a través de cables superconductores descendentes emitirá un ruido brillante. Por lo tanto, retendrá grandes cantidades de energía agotada. Sin embargo, si desea enfriar piezas grandes y todos los cables de transmisión desde la fábrica hasta cero, probablemente desperdiciará más energía.

Propiedades superconductoras

Los materiales superconductores exhiben propiedades asombrosas que son esenciales para la tecnología actual. La investigación sobre estas propiedades aún está en curso para reconocer y utilizar estas propiedades en varios campos que se enumeran a continuación.

• Conductividad infinita/resistencia eléctrica cero
• efecto Meissner
• Temperatura de transición/temperatura crítica
• Corrientes de Josephson
• Corriente crítica
• Corrientes persistentes

Conductividad infinita/resistencia eléctrica cero

En el estado superconductor, el material superconductor ejemplifica una resistencia eléctrica cero. Cuando el material se enfría por debajo de su temperatura de transición, su resistencia se reducirá repentinamente a cero. Por ejemplo, Mercurio muestra resistencia cero por debajo de 4k.

efecto Meissner

Cuando un superconductor se enfría por debajo de la temperatura crítica, no permite que el campo magnético lo atraviese. Este evento en los superconductores se conoce como efecto Meissner.

Temperatura de transición

Esta temperatura también se llama temperatura crítica. Cuando la temperatura crítica de un material superconductor cambia el estado conductivo de normal a superconductor.

Josephson actual

Si los dos superconductores se dividen utilizando una película delgada de material aislante, se forma una unión de baja resistencia para fusionar los electrones con el par de cobre. Puede tunelizar desde una superficie de la unión a la otra superficie. Así, la corriente debida al flujo de pares de cobre se conoce como corriente de Josephson.

Corriente crítica

Cuando se suministra corriente a través de un conductor en condiciones superconductoras, se puede desarrollar un campo magnético. Si el flujo de corriente aumenta más allá de una cierta tasa, el campo magnético puede mejorar, lo que equivale al valor crítico del conductor en el que vuelve a su estado habitual. El flujo de valor actual se llama corriente crítica.

Corrientes persistentes

Si un anillo superconductor se coloca en un campo magnético por encima de su temperatura crítica, ahora enfríe el anillo superconductor por debajo de su temperatura crítica. Si eliminamos este campo, entonces se puede inducir el flujo de corriente en el anillo debido a su propia inductancia. Según la ley de Lenz, la corriente inducida se opone al cambio de flujo que pasa por el anillo. Cuando el anillo se coloca en una condición superconductora, se inducirá que el flujo de corriente continúe, el flujo de corriente se denomina corriente persistente. Esta corriente genera un flujo magnético para hacer circular el flujo a través del anillo constante.

Diferencia entre semiconductor y superconductor

La diferencia entre semiconductor y superconductor se analiza a continuación.

Semi conductor	Superconductor
La resistividad del semiconductor es finita.	La resistividad de un superconductor es resistividad eléctrica cero
En esto, la repulsión de electrones conduce a una resistividad finita.	En esto, la atracción de electrones conduce a la pérdida de resistividad.
Los superconductores no exhiben diamagnetismo perfecto.	Los superconductores exhiben un diamagnetismo perfecto.
La banda prohibida de un superconductor es del orden de unos pocos eV.	La banda prohibida de superconductores es del orden de 10^-4 eV.
La cuantificación del flujo en superconductores es de 2 unidades.	La unidad de un superconductor es e.

aplicaciones de superconductores

Aplicaciones de los superconductores Incluya lo siguiente.

• Estos se utilizan en generadores, aceleradores de partículas, transporte, motores eléctricos, informática, medicina, transmisión de energía, etc.
• Superconductores utilizados principalmente para crear potentes electroimanes en escáneres de resonancia magnética. Así que estos se utilizan para dividir. También se pueden utilizar para separar materiales magnéticos y no magnéticos.
• Este conductor se utiliza para transmitir energía a largas distancias.
• Utilizado en elementos de memoria o almacenamiento.

preguntas frecuentes

1). ¿Por qué los superconductores tienen que ser fríos?

El intercambio de energía hará que el material se caliente. Por lo tanto, al enfriar el semiconductor, se necesita una cantidad menor de energía para golpear aproximadamente a los electrones.

2). ¿Es el oro un superconductor?

Los mejores conductores a temperatura ambiente son el oro, el cobre y la plata, no se convierten en superconductores en absoluto.

3). ¿Es posible un superconductor a temperatura ambiente?

Un superconductor a temperatura ambiente es capaz de mostrar superconductividad a temperaturas alrededor de 77 grados Fahrenheit

4). ¿Por qué no hay resistencia en los superconductores?

En un superconductor, la resistencia eléctrica cae a cero inesperadamente debido a las vibraciones y los defectos de los átomos deben causar resistencia en el material a medida que los electrones lo atraviesan.

5). ¿Por qué un superconductor es un Diamagnet perfecto?

Cuando un material superconductor se mantiene en un campo magnético, expulsa flujo magnético de su cuerpo. Cuando se enfría por debajo de la temperatura crítica, exhibe un diamagnetismo ideal.

Esta es una descripción general del superconductor. Un superconductor puede conducir electricidad, de lo contrario transferir electrones de un átomo a otro sin resistencia. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuáles son los ejemplos de un superconductor?
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