Nadprzewodnictwo Diana Kozieł Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Gr. 1

Prezentacja na temat: "Nadprzewodnictwo Diana Kozieł Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Gr. 1"— Zapis prezentacji:

1 Nadprzewodnictwo Diana Kozieł Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Gr. 1
Przedmiot: Fizyka współczesna Diana Kozieł Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Gr. 1

2 Odkrywca nadprzewodnictwa Co to jest nadprzewodnictwo?
Plan prezentacji Odkrywca nadprzewodnictwa Co to jest nadprzewodnictwo? Lewitacja, czyli efekt Meissnera Teorie nadprzewodnictwa Rodzaje nadprzewodników Zastosowanie Słowniczek

3 Heike Kamerlingh-Onnes
W 1911 roku Heike Kamerlingh Onnes w swoim labolatorium kriogenicznym w Lejdzie (Holandia) wykrywa zjawisko nadprzewodnictwa. W 1913 roku Heike Kamerlingh Onnes otrzymuje za to odkrycie nagrodę Nobla. źródło:

4 Nadprzewodnictwo Nadprzewodnictwo jest to zjawisko polegające na zanikaniu oporu elektrycznego* w pewnych szczególnych warunkach (niskie temperatury) oraz w określonych rodzajach przewodników, zwanych nadprzewodnikami. źródło: * Opór elektryczny związany jest z zaburzeniem swobodnego przepływu prądu w przewodniku. Czynnikiem zaburzającym ten ruch w metalach są zderzenia elektronów z drgającymi jonami sieci krystalicznej.

5 Cechy charakterystyczne
spadek do zera ich oporu elektrycznego (rezystancji) poniżej pewnej temperatury, nazywanej temperaturą krytyczną; wypychanie z materiału pola magnetycznego, zwane efektem Meissnera (w nadprzewodnikach I rodzaju), lub skupianie pola magnetycznego w „wiry” (w nadprzewodnikach II rodzaju).

6 Kiedy występuje nadprzewodnictwo?
Stan normalny Stan nadprzewodzący H T RYS. Diagram fazowy przejścia ze stanu nadprzewodzącego do normalnego stanu materiału. Przewodnik przechodzi do stanu nadprzewodzącego jeśli obniżymy jego temperaturę poniżej temperatury krytycznej (Tc). Wartość temperatury krytycznej zależy od natężenia wewnętrznego pola magnetycznego ( Hc) i jest maksymalna w nieobecności tego pola.

7 Źródło: http://www.wikiwand.com/pl/Efekt_Meissnera
Efekt Meissnera Źródło:

8 Efekt Meissnera – przykłady

9 Efekt Meissnera - przykłady

10 Teorie nadprzewodnictwa.
Teoria Londonów Teoria Ginzburga-Landaua Teoria BCS (J. Bardeen, L. Coopera, J. Schrieffera)

11 Teoria BCS - odkrycie John Bardeen Leon Cooper John Schrieffen W 1957 roku John Bardeen, Leon Cooper i John Schrieffer stworzyli teorię BCS, wyjaśniającą mechanizm powstania zjawiska nadprzewodnictwa. W 1972 roku otrzymali za to osiągnięcie nagrodę Nobla.

12 Teoria BCS, czyli jak to działa?
Fermiony Pary Coopera Skondensowane pary Coopera Łączenie w pary Kondensacja Bosego-Einsteina 1. Nośniki ładunków w przewodnikach tzw. fermiony mogą łączyć się w pary – tzw. pary Coopera, które są bozonami. 2. Powstałe pary podlegają kondensacji Bosego-Einsteina. 3. Skondensowane pary potrafią poruszać się bezoporowo w nadprzewodniku.

13 Rodzaje nadprzewodników
Podział ze względu na: Właściwości fizyczne, Temperaturę przejścia w stan nadprzewodnictwa, skład chemiczny i budowę, stosowaną metodę opisu.

14 Rodzaje nadprzewodników Podział ze względu na właściwości fizyczne
nadprzewodniki I rodzaju, do wartości krytycznej namagnesowanie rośnie wprost proporcjonalnie do wartości indukcji magnetycznej. Indukcja wzrośnie powyżej wartości krytycznej materiał przechodzi natychmiast ze stanu nadprzewodzącego do stanu normalnego. Brak stanu mieszanego. Namagnesowanie Indukcja magnetyczna Hc

15 Rodzaje nadprzewodników Podział ze względu na właściwości fizyczne
nadprzewodniki II rodzaju – namagnesowanie początkowo rośnie tak jak poprzednio aż do wartości Hc1, następnie zaczyna maleć i osiąga wartość zerową, co odpowiada przejściu do stanu normalnego, po przekroczeniu przez indukcję wartości Hc2’. W zakresie indukcji pomiędzy Hc1 i Hc2–istnieje stan mieszany. Namagnesowanie Indukcja magnetyczna Hc Hc1 Hc2

16 Rodzaje nadprzewodników Podział ze względu na temperaturę przejścia w stan nadprzewodnictwa
nadprzewodniki niskotemperaturowe - o temperaturze przejścia w stan nadprzewodnictwa poniżej temperatury wrzenia ciekłego azotu (77 K, czyli -196,15°C). Nazwa Symbol TC [K] TC [°C] Glin Al 1,2 -271,95 Ind In 3,4 -269,75 Cyna Sn 3,7 -269,45 Rtęć Hg 4,2 -268,95 Tantal Ta 4,5 -268,65 Wanad V 5,4 -267,75 Ołów Pb 7,2 -265,95 Niob Nb 9,3 -263,85

17 Rodzaje nadprzewodników Podział ze względu na temperaturę przejścia w stan nadprzewodnictwa
nadprzewodniki wysokotemperaturowe – o temperaturze przejścia w stan nadprzewodnictwa powyżej temperatury wrzenia ciekłego azotu (77 K, czyli -196,15°C).

18 Nadprzewodniki - Przykłady
• Materiały przechodzące w stan nadprzewodzenia w niskich temperaturach: rtęć, kadm, ołów, cynk, cyna, glin, iryd, platyna i inne •Tylko pod bardzo wysokim ciśnieniem: tlen, fosfor, żelazo, siarka, german, lit, itp. • Cienkie warstwy: wolfram, beryl, chrom. •Nie osiągnięto efektu nadprzewodzenia: srebro, miedź, złoto, gazy szlachetne, wodór.

19 Zastosowanie – Kolej magnetyczna

20 Zastosowanie – Linie przesyłowe

21 Słowniczek Opór elektryczny - związany jest z zaburzeniem swobodnego przepływu prądu w przewodniku. Czynnikiem zaburzającym ten ruch w metalach są zderzenia elektronów z drgającymi jonami sieci krystalicznej. Inaczej mówimy, że jest to stosunek napięcia do natężenia. Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Natężenie pola magnetycznego – wielkość związana z polem magnetycznym związana z indukcją magnetyczną wyrażana w amperach.

22 Prąd elektryczny - uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.
Słowniczek Prąd elektryczny - uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Indukcja magnetyczna - podstawowa wielkość wektorowa opisująca natężenie pola magnetycznego wewnątrz ciała. Fermiony - cząstki posiadające spin niecałkowity. Bozony - są cząstkami posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złożone, jednakże 12 z nich (tak zwane bozony cechowania) są cząsteczkami elementarnymi, niezłożonymi z mniejszych cząstek (cząstki fundamentalne).

23 Nadprzewodnictwo: http://pl.wikipedia.org/wiki/Nadprzewodnictwo
Bibliografia Nadprzewodnictwo: Efekt Meissnera: Magnetyczna lewitacja nadprzewodnika: Resnick R., Halliday D., Walker J. – Podstawy fizyki 3, Wyd. PWN, Warszawa 2006, s.147.