Što je supravodljivost

Supravodljivost predstavlja sposobnost nekih materijala da pri vrlo niskim temperaturama vode električnu struju bez ikakvog otpora, što znači da u njima nema gubitka struje. Ovaj fenomen, koji je otkrio Heike Kamerlingh Onnes 8. travnja 1911., pojavljuje se samo pri vrlo niskim temperaturama. Mjereći otpor žive pri vrlo niskim temperaturama, otkrio je da pri temperaturi od 4.15 K otpor odjednom nestaje. U svojim bilješkama je zapisao: "Živa je prešla u novo stanje, koje se zbog svojih izvanrednih električkih svojstava može nazvati supravodljivo stanje". Za svoj rad u domeni supravodljivosti, 1913. je dobio Nobelovu nagradu. I prije otkrića supravodljivosti znalo se da padom temperature pada i otpor materijala, no nije bilo poznato što se događa pri ovako niskim temperaturama.

Supravodljivost ovisi o tri kritična parametra: temperaturi (Tc), magnetskom polju (Hc) i gustoći struje (Jc). Ako su svi parametri ispod kritičnih vrijednosti, materijal će biti u supravodljivom stanju, u protivnom, ponašat će se kao običan metal. Zanimljiva je činjenica da kad supravodičem jednom potekne struja, ona će teći vječno, bez potrebe za strujnim izvorom, jer zbog nepostojanja otpora nema gubitka energije. U jednom je eksperimentu ustanovljeno da je struja bez promjene tekla kroz supravodič petnaest godina. Smatra se da su supravodiči idealni vodiči s otpornošću ravnom nuli.

Činjenica da se supravodljivost pojavljuje samo pri vrlo niskim temperaturama predstavlja najveću prepreku u masovnoj primjeni supravodiča. Naime, nepraktično je i vrlo skupo hladiti vodiče na temperaturu od svega nekoliko kelvina kako bi oni zadržali supravodljiva svojstva. Drugi problem je što su takvi materijali kruti i krhki, te nisu podesni za izradu vodiča.

1986. godine otkriven je tzv. visokotemperaturni supravodič. Ovaj termin odnosi se na materijale koji imaju supravodljiva svojsta na temperaturama većim od 30 K. 138 K je najviša temperatura na kojoj neki danas poznati materijal ima supravodljiva svojstva.

Još jedno zanimljivo svojstvo supravodiča je da su oni savršeni dijamagnetici, odnosno da odbijaju magnetsko polje. Ova pojava naziva se Meissnerov efekt, a prikazan je na sljedećem videu:

U zdjelici se nalazi magnet (crni pravokutnik). Metalna tableta je visokotemperaturni supravodič. Nakon što u zdjelicu nalijemo tekući dušik, on će tableticu ohladiti dovoljno da se u njoj pojavi efekt supravodljivosti, te će ona zbog Meissnerovog efekta lebdjeti iznad magneta. Po ovom principu rade levitirajući (maglev) vlakovi.

Supravodiči se koriste za prijenos električne energije bez gubitaka i za izradu jakih elektromagneta i elektromotora, za mjerenje jako slabih magnetskih polja te za izradu brzih maglev vlakova. Predviđa se i njihova primjena u izradi kvantnih računala. Osim žive, neki od materijala sa supravodljivim svojstvima su i olovo, cink i kositar, ali i keramički materijali bazirani na živi, bariju, kalciju, bakaru i kisiku (HgBa2Ca2Cu3O8+δ).

O Ivan Matačić

Urednik sam portala Petvolta.com. Profesionalno se bavim računalima i IT opremom općenito, a elektronika mi je hobi, ali i struka. Nadam se da će čitatelji naučiti nešto novo, korisno i zabavno, a ako se, kao i ja, zaljube u elektroniku, cilj ovog projekta bit će ispunjen.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.