Apa itu Superkonduktor :Jenis, Bahan &Properti
Ada dua jenis bahan seperti logam dan juga isolator. Logam memungkinkan aliran elektron dan membawa muatan listrik 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 untuk mendinginkan bahan ke suhu nol. Dia mulai menyelidiki beberapa elemen untuk mengetahui bagaimana listrik akan berubah dalam kondisi seperti timbal &merkuri, karena mereka menghantarkan listrik di bawah suhu tertentu tanpa hambatan. Mereka telah menemukan perilaku yang sama di beberapa senyawa seperti dari keramik hingga nanotube karbon. Artikel ini membahas ikhtisar superkonduktor.
Apa itu Superkonduktor?
Definisi: Bahan yang dapat menghantarkan listrik tanpa hambatan disebut superkonduktor. Dalam sebagian besar kasus, dalam beberapa bahan seperti senyawa jika tidak, unsur logam menawarkan sejumlah resistensi pada suhu kamar, meskipun mereka menawarkan resistensi rendah pada suhu yang disebut suhu kritis.
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 pasar 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 kehilangan superkonduktivitas mereka sangat sederhana ketika ditempatkan di medan magnet di medan magnet kritis (Hc). Setelah itu, itu akan menjadi seperti konduktor. Jenis semikonduktor ini juga disebut sebagai superkonduktor lunak karena alasan hilangnya superkonduktivitas. Superkonduktor ini sepenuhnya mematuhi efek Meissner. Contoh superkonduktor adalah Seng dan Aluminium.
Superkonduktor Tipe-II
Superkonduktor jenis ini akan kehilangan superkonduktivitasnya secara perlahan tetapi tidak hanya karena 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 ia akan kehilangan superkonduktivitasnya secara perlahan.
Semiduktor jenis ini akan mulai kehilangan superkonduktivitasnya pada medan magnet yang kurang signifikan &benar-benar menurunkan superkonduktivitasnya pada medan magnet kritis yang lebih tinggi. Kondisi antara medan magnet kritis yang lebih kecil &medan magnet kritis yang lebih tinggi disebut keadaan peralihan atau keadaan pusaran.
Jenis semikonduktor 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 terbaik dari ini 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 suhu yang sedikit berbeda
Masalah utama dengan menggunakan sebagian besar bahan-bahan ini adalah bahwa bahan-bahan ini akan superkonduktor dalam beberapa derajat nol penuh. Ini berarti manfaat apa pun yang Anda capai dari kurangnya perlawanan; Anda hampir pasti kalah dari memasukkannya ke dalam tempat utama.
Pembangkit listrik yang mengalirkan listrik ke rumah Anda di bawah kemudian kabel superkonduktor akan mengeluarkan suara yang cemerlang. Jadi itu akan menghemat sejumlah besar energi yang habis. Namun, jika Anda ingin mendinginkan bagian besar &semua kabel transmisi di dalam pembangkit sampai nol, mungkin Anda akan membuang lebih banyak energi.
Sifat Superkonduktor
Bahan superkonduktor menunjukkan beberapa sifat menakjubkan yang penting untuk teknologi saat ini. Penelitian tentang sifat-sifat ini masih berlangsung untuk mengenali dan memanfaatkan sifat-sifat ini di berbagai bidang yang tercantum di bawah ini.
Konduktivitas Tak Terbatas/ Tahanan Listrik Nol
Efek Meissner
Suhu Transisi/Suhu Kritis
Josephson Currents
Arus Kritis
Arus Persisten
Konduktivitas Tak Terbatas/ Tahanan Listrik Nol
Dalam kondisi Superkonduktor, bahan superkonduktor menggambarkan hambatan listrik nol. Ketika material didinginkan di bawah suhu transisinya, maka resistansinya akan berkurang menjadi nol secara tiba-tiba. Misalnya, Merkurius menunjukkan resistansi nol di bawah 4k.
Efek Meissner
Bila superkonduktor didinginkan di bawah suhu kritis, maka medan magnet tidak akan masuk ke dalamnya. Kejadian di superkonduktor ini dikenal sebagai efek Meissner.
Suhu Transisi
Suhu ini juga dikenal sebagai suhu kritis. Ketika suhu kritis bahan superkonduktor mengubah keadaan konduktor dari normal menjadi superkonduktor.
Josephson Saat Ini
Jika dua superkonduktor dibagi dengan bantuan film tipis dalam bahan isolasi, maka membentuk persimpangan resistansi rendah untuk menemukan elektron dengan pasangan tembaga. Itu dapat membuat terowongan dari satu permukaan persimpangan ke permukaan lainnya. Jadi arus karena aliran pasangan cooper dikenal sebagai Arus Josephson.
Arus Kritis
Ketika arus disuplai melalui konduktor dalam kondisi superkonduktor, maka medan magnet dapat dikembangkan. Jika aliran arus meningkat melebihi tingkat tertentu maka medan magnet dapat ditingkatkan, yang setara dengan nilai kritis konduktor di mana ini kembali ke kondisi biasanya. Aliran nilai arus dikenal sebagai arus kritis.
Arus Persisten
Jika cincin superkonduktor diatur dalam medan magnet di atas suhu kritisnya, saat ini mendinginkan cincin superkonduktor di bawah suhu kritisnya. Jika kita menghilangkan medan ini, maka aliran arus dapat diinduksi di dalam cincin karena induktansinya sendiri. Dari hukum Lenz, arus induksi menentang perubahan dalam fluks yang mengalir melalui cincin. Ketika cincin ditempatkan dalam kondisi superkonduktor, maka aliran arus akan diinduksi untuk melanjutkan aliran arus yang disebut sebagai arus persisten. Arus ini menghasilkan fluks magnet untuk membuat fluks mengalir di seluruh cincin konstan.
Perbedaan Semikonduktor dan Superkonduktor
Perbedaan antara semikonduktor &superkonduktor dibahas di bawah.
Semikonduktor | Superkonduktor |
Resistivitas semikonduktor terbatas | Resistivitas superkonduktor adalah nol resistivitas listrik |
Dalam hal ini, tolakan elektron menyebabkan resistivitas terbatas. | Dalam hal ini, tarikan elektron menyebabkan hilangnya resistivitas |
Superkonduktor tidak menunjukkan diamagnetisme sempurna | Superkonduktor menunjukkan diamagnetisme sempurna |
Kesenjangan energi superkonduktor adalah orde beberapa eV.
| Kesenjangan energi superkonduktor adalah 10^-4 eV. |
Kuantisasi fluks dalam superkonduktor adalah 2e unit . | Satuan superkonduktor adalah e. |
Aplikasi Super Konduktor
Aplikasi superkonduktor meliputi berikut ini.
- Ini digunakan dalam generator, akselerator partikel, transportasi, motor listrik, komputasi, medis, transmisi daya, dll.
- Superkonduktor terutama digunakan untuk membuat elektromagnet yang kuat di pemindai MRI. Jadi ini digunakan untuk membagi. Mereka juga dapat digunakan untuk memisahkan bahan magnetik dan non-magnetik
- Konduktor ini digunakan untuk mentransmisikan daya untuk jarak jauh
- Digunakan dalam memori atau elemen penyimpanan.
FAQ
1). Mengapa superkonduktor harus dingin?
Pertukaran energi akan membuat bahan menjadi lebih panas. Jadi dengan membuat semikonduktor menjadi dingin, jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengetuk elektron lebih sedikit.
2). Apakah emas merupakan superkonduktor?
Konduktor terbaik pada suhu kamar adalah emas, tembaga &perak tidak berubah menjadi superkonduktor sama sekali.
3). Apakah superkonduktor suhu kamar mungkin?
Superkonduktor pada suhu kamar mampu menunjukkan superkonduktivitas pada suhu sekitar 77 derajat Fahrenheit
4). Mengapa tidak ada hambatan dalam superkonduktor?
Dalam superkonduktor, hambatan listrik tiba-tiba turun ke nol karena getaran &cacat atom harus menyebabkan hambatan di dalam material saat elektron melewatinya
5). Mengapa superkonduktor merupakan Diamagnet yang sempurna?
Bila bahan superkonduktor disimpan dalam medan magnet, maka ia mendorong keluar fluks magnet dari tubuhnya. Ketika didinginkan di bawah suhu kritis maka itu menunjukkan diamagnetisme yang ideal.
Jadi, ini semua tentang ikhtisar superkonduktor. Superkonduktor dapat menghantarkan listrik jika tidak mentransfer elektron dari satu atom ke atom lain tanpa hambatan. Ini pertanyaan untuk Anda, apa saja contoh superkonduktor?
.