Ada dua jenis bahan seperti logam dan juga isolator. Logam memungkinkan aliran elektron dan membawa muatan listrik bersamanya seperti perak, tembaga, dll, sedangkan isolator menahan elektron dan mereka tidak akan membiarkan aliran elektron seperti kayu, karet, dll. Pada abad ke-20, metode laboratorium baru dikembangkan oleh fisikawan mendinginkan material hingga suhu nol. Ia mulai menyelidiki beberapa elemen untuk mengetahui cara kerja listrik akan berubah dalam kondisi seperti timbal & merkuri, karena mereka menghantarkan listrik pada suhu tertentu tanpa hambatan. Mereka telah menemukan perilaku yang sama dalam beberapa senyawa seperti dari keramik hingga tabung nano karbon. Artikel ini membahas gambaran umum tentang superkonduktor.
Apa itu Superkonduktor?
Definisi: Bahan yang dapat menghantarkan listrik tanpa hambatan dikenal sebagai superkonduktor. Dalam sebagian besar kasus, dalam beberapa bahan seperti senyawa, jika tidak, unsur logam menawarkan sejumlah resistansi pada suhu kamar, meskipun mereka menawarkan resistansi rendah pada suhu disebut suhu kritisnya.
superkonduktor
Aliran elektron dari atom ke atom sering dilakukan dengan menggunakan bahan tertentu setelah mencapai suhu kritis, oleh karena itu bahan tersebut dapat disebut bahan superkonduktif. Ini digunakan di berbagai bidang seperti pencitraan resonansi magnetik & ilmu kedokteran. Sebagian besar bahan yang tersedia di pasaran tidak superkonduktif. Jadi mereka harus dalam keadaan energi yang sangat rendah untuk berubah menjadi superkonduktif. Penelitian saat ini berfokus pada pengembangan senyawa untuk berkembang menjadi superkonduktif pada suhu tinggi.
Jenis Superkonduktor
Superkonduktor diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu tipe-I & tipe-II.
jenis-superkonduktor
Superkonduktor Tipe-I
Superkonduktor jenis ini mencakup bagian konduktif dasar dan ini digunakan di berbagai bidang mulai dari kabel listrik hingga microchip di komputer. Jenis superkonduktor ini kehilangan superkonduktivitasnya dengan sangat mudah ketika ditempatkan di medan magnet di medan magnet kritis (Hc). Setelah itu menjadi konduktor. Jenis semikonduktor disebut juga sebagai superkonduktor lunak karena alasan hilangnya superkonduktivitas. Superkonduktor ini sepenuhnya mematuhi efek Meissner. Itu contoh superkonduktor adalah Seng dan Aluminium.
Superkonduktor Tipe-II
Superkonduktor semacam ini akan kehilangan superkonduktivitasnya secara perlahan tetapi tidak hanya seperti yang diatur dalam medan magnet luar. Ketika kita mengamati representasi grafis antara magnetisasi vs medan magnet, ketika semikonduktor tipe kedua ditempatkan di dalam medan magnet, maka superkonduktivitasnya akan perlahan hilang.
Semikonduktor semacam ini akan mulai kehilangan superkonduktivitasnya pada medan magnet yang kurang signifikan & benar-benar menjatuhkan superkonduktivitasnya pada medan magnet kritis yang lebih tinggi. Kondisi antara medan magnet kritis yang lebih kecil & medan magnet kritis yang lebih tinggi disebut keadaan antara atau keadaan pusaran.
Semikonduktor jenis ini juga disebut sebagai superkonduktor keras karena alasan mereka kehilangan superkonduktivitasnya secara perlahan tetapi tidak sederhana. Semikonduktor ini akan mematuhi efek Meissner tetapi tidak sepenuhnya. Contoh terbaiknya adalah NbN dan Babi3. Superkonduktor ini berlaku untuk magnet superkonduktor medan kuat.
Bahan Superkonduktivitas
Kami tahu bahwa ada banyak bahan yang tersedia di mana beberapa di antaranya akan menjadi superkonduktor. Tidak termasuk merkuri, superkonduktor asli adalah logam, semikonduktor, dll. Setiap bahan yang berbeda akan berubah menjadi superkonduktor pada temperatur yang sedikit berbeda.
Masalah utama dengan menggunakan sebagian besar bahan ini adalah bahwa bahan-bahan tersebut akan menjadi superkonduktor dalam beberapa derajat nol total. Ini berarti keuntungan apa pun yang Anda raih dari kurangnya perlawanan yang hampir pasti hilang dari memasukkan mendinginkannya di tempat utama.
Pembangkit listrik yang memperoleh listrik ke rumah Anda di bawah kabel superkonduktor akan mengeluarkan suara yang cemerlang. Jadi itu akan menghemat banyak sekali energi yang terkuras. Namun, jika Anda ingin mendinginkan bagian besar & semua kabel transmisi di dalam pabrik hingga nol, mungkin Anda akan membuang lebih banyak energi.
Sifat Superkonduktor
Bahan superkonduktor menunjukkan beberapa sifat luar biasa yang penting untuk teknologi saat ini. Penelitian tentang properti ini masih terus dilakukan untuk mengenali dan memanfaatkan properti ini di berbagai bidang yang tercantum di bawah ini.
- Konduktivitas Tak Terbatas / Resistensi Listrik Nol
- Efek Meissner
- Suhu Transisi / Suhu Kritis
- Josephson Currents
- Arus Kritis
- Arus Persisten
Konduktivitas Tak Terbatas / Resistensi Listrik Nol
Dalam kondisi Superkonduktor, bahan superkonduktor menggambarkan hambatan listrik nol. Ketika material didinginkan di bawah temperatur transisinya, maka hambatannya akan berkurang menjadi nol secara tiba-tiba. Misalnya, Merkurius menunjukkan resistansi nol di bawah 4k.
Efek Meissner
Ketika superkonduktor didinginkan di bawah suhu kritis, maka itu tidak mengizinkan medan magnet masuk ke dalamnya. Terjadinya superkonduktor ini dikenal sebagai efek Meissner.
Suhu Transisi
Temperatur ini disebut juga temperatur kritis. Ketika suhu kritis material superkonduktor mengubah keadaan konduksi dari normal menjadi superkonduktor.
Josephson Saat Ini
Jika dua superkonduktor dibagi dengan bantuan film tipis dalam bahan isolasi, maka itu membentuk persimpangan resistansi rendah untuk menemukan elektron dengan pasangan tembaga. Itu dapat terowongan dari satu permukaan persimpangan ke permukaan lainnya. Jadi arus karena arus pasang cooper ini dikenal dengan Arus Josephson.
Arus Kritis
Ketika arus disuplai melalui a sopir Dalam kondisi superkonduktor, maka medan magnet dapat dikembangkan. Jika aliran arus meningkat melebihi laju tertentu maka medan magnet dapat ditingkatkan, yang setara dengan nilai kritis konduktor di mana ini kembali ke kondisi biasanya. Arus nilai arus dikenal sebagai arus kritis.
Arus Persisten
Jika cincin superkonduktor diatur dalam medan magnet di atas suhu kritisnya, saat ini dinginkan cincin superkonduktor di bawah suhu kritisnya. Jika kita menghilangkan medan ini, maka aliran arus dapat diinduksi di dalam ring karena induktansinya sendiri. Dari hukum Lenz, arus induksi berlawanan dengan perubahan fluks yang mengalir melalui ring. Ketika cincin ditempatkan dalam kondisi superkonduktor, maka aliran arus akan diinduksi untuk meneruskan aliran arus yang dinamakan arus persisten. Arus ini menghasilkan fluks magnet untuk membuat fluks mengalir ke seluruh cincin konstan.
Perbedaan antara Semikonduktor dan Superkonduktor
Perbedaan antara semikonduktor & superkonduktor dibahas di bawah ini.
| Semikonduktor | Superkonduktor |
| Resistivitas semikonduktor terbatas | Resistivitas superkonduktor adalah resistivitas listrik nol |
| Dalam hal ini, tolakan elektron mengarah ke resistivitas hingga. | Dalam hal ini, tarikan elektron menyebabkan hilangnya resistivitas |
| Superkonduktor tidak menunjukkan diamagnetisme yang sempurna | Superkonduktor menunjukkan diamagnetisme yang sempurna |
| Celah energi superkonduktor adalah orde beberapa eV.
| Celah energi superkonduktor berada di urutan 10 ^ -4 eV. |
| Kuantisasi fluks dalam superkonduktor adalah 2e unit. | Satuan superkonduktor adalah e. |
Aplikasi Super Conductor
Aplikasi superkonduktor meliputi yang berikut ini.
- Ini digunakan dalam generator, akselerator partikel, transportasi, motor listrik , komputasi, medis, kekuatan transmisi , dll.
- Superkonduktor terutama digunakan untuk membuat elektromagnet yang kuat di pemindai MRI. Jadi ini digunakan untuk membagi. Mereka juga dapat digunakan untuk memisahkan bahan magnet dan non-magnet
- Konduktor ini digunakan untuk menyalurkan daya untuk jarak jauh
- Digunakan dalam memori atau elemen penyimpanan.
FAQ
1). Mengapa superkonduktor harus dingin?
Pertukaran energi akan membuat material menjadi lebih panas. Jadi dengan membuat semikonduktor dingin, ada sejumlah kecil energi yang dibutuhkan untuk menjatuhkan elektron.
2). Apakah emas adalah superkonduktor?
Konduktor terbaik pada suhu kamar adalah emas, tembaga & perak tidak berubah menjadi superkonduktor sama sekali.
3). Apakah mungkin superkonduktor suhu ruangan?
Superkonduktor pada suhu kamar mampu ditampilkan superkonduktivitas pada suhu sekitar 77 derajat Fahrenheit
4). Mengapa tidak ada hambatan pada superkonduktor?
Dalam superkonduktor, hambatan listrik tiba-tiba turun menjadi nol karena getaran & kekurangan atom harus menyebabkan resistansi di dalam material saat elektron melewatinya
5). Mengapa superkonduktor adalah Diamagnet yang sempurna?
Ketika bahan superkonduktor disimpan dalam medan magnet, maka fluks magnet keluar dari tubuhnya. Ketika didinginkan dibawah temperatur kritis maka menunjukkan diamagnetisme yang ideal.
Jadi, ini semua tentang gambaran umum superkonduktor. Superkonduktor dapat menghantarkan listrik jika tidak mentransfer elektron dari satu atom ke atom lainnya tanpa hambatan. Ini pertanyaan untuk Anda, apa saja contoh superkonduktor?
.
