Superlaidininkas prieš tobulą dirigentą
Superlaidininkai ir tobuli laidininkai yra du elektronikoje plačiai vartojami terminai. Šie du reiškiniai dažniausiai klaidingai suprantami kaip vienas. Šiame straipsnyje bus bandoma pašalinti nesusipratimą, pateikdamas superlaidininko ir tobulo laidininko panašumus ir skirtumus.
Kas yra tobulas dirigentas?
Medžiagos laidumas yra tiesiogiai susijęs su medžiagos varža. Atsparumas yra pagrindinė elektros ir elektronikos srities savybė. Kokybinio apibrėžimo varža parodo, kaip sunku tekėti elektros srovei. Kiekybine prasme varža tarp dviejų taškų gali būti apibrėžta kaip įtampos skirtumas, reikalingas vienetinei srovei per apibrėžtus du taškus. Elektrinė varža yra atvirkštinė elektros laidumui. Objekto varža apibrėžiama kaip objekto įtampos ir per jį tekančios srovės santykis. Laidininko varža priklauso nuo laisvųjų elektronų kiekio terpėje. Puslaidininkio varža labiausiai priklauso nuo naudojamų dopingo atomų skaičiaus (priemaišų koncentracijos). Sistemos atsparumas kintamajai srovei skiriasi nuo nuolatinės srovės. Todėl įvedamas terminas impedancija, kad būtų lengviau apskaičiuoti kintamosios srovės varžą. Ohmo dėsnis yra vienintelis įtakingiausias dėsnis, kai kalbama apie temos pasipriešinimą. Jame teigiama, kad esant tam tikrai temperatūrai, dviejų taškų įtampos ir per tuos taškus einančios srovės santykis yra pastovus. Ši konstanta yra žinoma kaip pasipriešinimas tarp šių dviejų taškų. Atsparumas matuojamas omų. Puikus laidininkas yra medžiaga, kurios varža bet kokiomis sąlygomis yra nulinė. Tobulam laidininkui nereikia jokių išorinių veiksnių, kad išlaikytų tobulą laidumą. Puikus laidumas yra konceptuali situacija, kuri kartais naudojama norint palengvinti skaičiavimus ir projektavimą, kai varža yra nereikšminga.
Kas yra superlaidininkas?
Superlaidumą 1911 m. atrado Heike Kamerlingh Onnes. Tai yra lygiai nulinės varžos reiškinys, kai medžiaga yra žemiau tam tikros būdingos temperatūros. Superlaidumas gali būti stebimas tik tam tikrose medžiagose. Teoriškai, jei medžiaga yra superlaidži, jos viduje negali būti magnetinio lauko. Tai galima pastebėti pagal Meissnerio efektą, kuris yra visiškas magnetinio lauko linijų išstūmimas iš medžiagos vidaus, kai medžiaga pereina į superlaidžią būseną. Superlaidumas yra kvantinės mechanikos reiškinys ir norint paaiškinti superlaidininko būseną, reikia kvantinės mechanikos žinių. Superlaidininko slenkstinė temperatūra yra žinoma kaip kritinė temperatūra. Sumažėjus medžiagos temperatūrai, peržengus kritinę temperatūrą, medžiagos varža staiga nukrenta iki nulio. Kritinės superlaidininkų temperatūros paprastai yra žemesnės nei 10 kelvinų. Aukštos temperatūros superlaidininkų, kurie buvo atrasti neseniai, kritinė temperatūra gali siekti 130 kelvinų ar daugiau.
Kuo skiriasi superlaidininkas ir tobulas laidininkas?
• Superlaidumas yra realiame gyvenime pasitaikantis reiškinys, o tobulas laidumas yra prielaida, padaryta siekiant palengvinti skaičiavimus.
• Puikių laidininkų temperatūra gali būti bet kokia, tačiau superlaidininkai egzistuoja tik žemiau kritinės medžiagos temperatūros.
