Nadprzewodnik a doskonały przewodnik
Nadprzewodniki i doskonałe przewodniki to dwa terminy szeroko stosowane w elektronice. Te dwa zjawiska są zwykle mylnie rozumiane jako jedno. W tym artykule spróbujemy usunąć to nieporozumienie, przedstawiając podobieństwa i różnice między nadprzewodnikiem a doskonałym przewodnikiem.
Co to jest doskonały przewodnik?
Przewodnictwo materiału jest bezpośrednio związane z rezystywnością materiału. Opór jest podstawową właściwością w dziedzinie elektryczności i elektroniki. Opór w definicji jakościowej mówi nam, jak trudny jest przepływ prądu elektrycznego. W sensie ilościowym rezystancję między dwoma punktami można zdefiniować jako różnicę napięcia, która jest wymagana do pobrania prądu jednostkowego w określonych dwóch punktach. Opór elektryczny jest odwrotnością przewodnictwa elektrycznego. Opór obiektu definiuje się jako stosunek napięcia na obiekcie do przepływającego przez niego prądu. Opór w przewodniku zależy od ilości wolnych elektronów w medium. Oporność półprzewodnika zależy głównie od liczby użytych atomów domieszki (stężenia zanieczyszczeń). Opór, jaki system wykazuje wobec prądu przemiennego, różni się od rezystancji dla prądu stałego. Dlatego wprowadzono termin impedancja, aby obliczenia rezystancji prądu przemiennego były znacznie łatwiejsze. Prawo Ohma jest najbardziej wpływowym prawem, gdy omawiany jest temat oporu. Stwierdza, że dla danej temperatury stosunek napięcia w dwóch punktach do prądu przepływającego przez te punkty jest stały. Ta stała jest znana jako opór między tymi dwoma punktami. Rezystancja jest mierzona w omach. Idealny przewodnik to materiał o zerowej rezystancji w każdych warunkach. Idealny przewodnik nie wymaga żadnych czynników zewnętrznych, aby zachować doskonałe przewodnictwo. Idealne przewodnictwo to sytuacja koncepcyjna, która jest czasami stosowana w celu ułatwienia obliczeń i projektów, w których rezystywność jest pomijalna.
Co to jest nadprzewodnik?
Nadprzewodnictwo zostało odkryte przez Heike Kamerlingh Onnes w 1911 roku. Jest to zjawisko posiadania dokładnie zerowej rezystywności, gdy materiał znajduje się w określonej charakterystycznej temperaturze. Nadprzewodnictwo można zaobserwować tylko w niektórych materiałach. Teoretycznie, jeśli materiał jest nadprzewodzący, pole magnetyczne nie może występować wewnątrz materiału. Można to zaobserwować dzięki efektowi Meissnera, który polega na całkowitym wyrzuceniu linii pola magnetycznego z wnętrza materiału, gdy materiał przechodzi w stan nadprzewodzący. Nadprzewodnictwo jest zjawiskiem mechaniki kwantowej i do wyjaśnienia stanu nadprzewodnika wymagana jest wiedza z zakresu mechaniki kwantowej. Temperatura progowa nadprzewodnika nazywana jest temperaturą krytyczną. Gdy temperatura materiału spada, przekracza temperaturę krytyczną, opór materiału gwałtownie spada do zera. Krytyczne temperatury nadprzewodników są zwykle poniżej 10 kelwinów. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe, które odkryto niedawno, mogą mieć temperatury krytyczne sięgające 130 kelwinów lub więcej.
Jaka jest różnica między Superconductor a Perfect Conductor?
• Nadprzewodnictwo to zjawisko występujące w prawdziwym życiu, podczas gdy doskonałe przewodnictwo jest założeniem, które ma ułatwić obliczenia.
• Idealne przewodniki mogą mieć dowolną temperaturę, ale nadprzewodniki istnieją tylko poniżej krytycznej temperatury materiału.
