Superconductor क्या है ?
एक पदार्थ है जो superconductor आयोजित एक विद्युत प्रवाह के साथ प्रतिरोध शून्य है . राज्य चरण Superconduction है ( जैसे तरल और ठोस राज्यों के पानी ) ; के रूप में इस तरह , यह इस पर निर्भर करता है तापमान के बीच अन्य चर . तापमान का स्थान लेता है जहाँ संक्रमण की महत्वपूर्ण तापमान ( टीसी ) . 1911 में , एच. Kammerlingh Onnes खोज की superconductivity पारा से अधिक काम है .
Superconductors प्रकार के रूप में वर्गीकृत कर रहे हैं या मैं द्वितीय प्रकार के आधार पर उनके व्यवहार परिवर्तन है . इस प्रकार मैं , प्रतिरोध करने के लिए शून्य फॉल्स जब अचानक टीसी हासिल की है ; प्रकार द्वितीय superconductors रखने के क्षेत्र में एक मिश्रित superconductor और गैर superconductor व्यवहार है .
कुछ विशेषताओं के superconductors :
- धातु महत्वपूर्ण है कि समर्थन superconductivity तापमान शून्य के निकट से निरपेक्ष ( प्रकार मैं ) .
- कुछ हासिल कर सकते हैं सेरामिक्स superconductor राज्य में उच्च तापमान ( द्वितीय प्रकार ) .
- पेटेंट प्राप्त करने की अंतिम superconductor है टीसी = 150 के.एल.
- टीसी निरंतर उच्च superconductors के साथ किया जा सकता है सस्ता ठण्डा जैसे तरल नाइट्रोजन आधारित सिस्टम ( जापानी maglev ट्रेन इस प्रणाली का उपयोग करता है ) .
- सभी superconductors पाया अभी तक ठोस हैं .
इलेक्ट्रिक चालन का मतलब घाटे के कारण ऊर्जा के प्रतिरोध का आयोजन सामग्री है . इस ऊर्जा के रूप में जारी की गर्मी है . मुख्य अवांछनीय हैं परिणामों की आवश्यकता को बनाए रखने के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए बनाए रखने के मौजूदा और जलन के आयोजन मीडिया संभव है . वर्तमान में एक सामान्य धातु रिंग क्षय तेजी से होगा ; यदि रिंग superconducting है , यह दिखाने के चिर आंदोलन ( निरंतर क्षय के वर्षों में एक अरब से अधिक की है ! ) . देखें " रिंग का आकार क्या है Superconductor के लिए प्रयोग किया जाता है ? " अधिक विवरण के लिए .
अनुसंधान के क्षेत्र में एक गर्म क्षेत्र superconductors है . नई सामग्री superconducting में नियमित रूप से खोज कर रहे हैं और उसकी प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों के अनंत हैं . नई खोजों की समीक्षा की शक्ति है और यह सिद्धांत स्वीकार किए जाते हैं , क्योंकि अब , एक घटना को पूरी तरह समझ में नहीं है .
मेगनेटिक के गुण एक Superconductor
यहाँ तक कि जब हाल ही में एक अध्ययन त्याग diamagnetism सामान्यीकृत संपत्ति के रूप में , यह एक बहुत अच्छा दस्तावेज संपत्ति का सबसे superconductors से एक है और इसे प्राप्त करने के तरीके चुंबकीय levitation .
Meissner प्रभाव : 1933 वाल्टर Meissner और रॉबर्ट Ochsenfeld पता चला कि एक superconducting सामग्री के चुंबकीय क्षेत्र में एक हटाना होगा . यदि एक चुंबक के कदमों के निकट एक कंडक्टर , विद्युत चुम्बकीय धाराओं में कंडक्टर प्रेरित हैं . यह बिजली जेनरेटर के सिद्धांत के पीछे है . superconductor के बजाय यदि कोई प्रयोग किया जाता है , ठीक दर्पण प्रेरित धाराओं के क्षेत्र होने के कारण चुंबक repulsed . वास्तव में एक चुंबक कर सकते हैं levitate एक superconductive सामग्री है .
Meissner का प्रभाव था त्याग के रूप में सामान्य संपत्ति 1997 में , जब एक धातु सोना indium पाया गया और दोनों को एक प्राकृतिक superconductor और एक चुंबक पर तापमान शून्य निरपेक्ष बहुत निकट है . तब से अन्य यौगिक के साथ एक ही पाए गए हैं संपत्ति है .
मैं प्रकार Superconductors
विशेषता ये एक बहुत तेजी से परिवर्तन करने के लिए एक राज्य और superconducting पूर्ण diamagnetism ( की क्षमता को पूरी तरह से हटाना एक चुंबकीय क्षेत्र ) . चालकता इस वक्र पर लगातार दबाव से पता चलता है बनाम तापमान सामान्य से कम तापमान के लिए एक महत्वपूर्ण परिवर्तन का तापमान ( टीसी के नाम से जाना जाता है ) के नीचे चालकता है जिसमें शून्य ( प्रयोगात्मक त्रुटि के भीतर ) . यह महत्वपूर्ण है तापमान आमतौर पर बहुत कम ( 0-5 कश्मीर ) , सीसा जा रहा है ( Pb ) के साथ एक उच्च 7,196 के.एल.
इस समूह में तीस सामग्री झूठ है . धातुओं और metalloids हैं कि वे कुछ चालकता दिखाने के कमरे के तापमान पर है . सबसे अच्छा conductors धातु ( तांबा , चांदी और सोने के ) के बीच में नहीं हैं प्रकार मैं superconductors .
| सामग्री | टीसी |
|---|---|
| होना | 0 |
| आरएच | 0 |
| W | 0,015 |
| Ir | 0,1 |
| लू | 0,1 |
| ला | 6,00 |
| Hf | 0,1 |
| राग्स | 0,5 |
| कृपया | 0,7 |
| फाग | 0,92 |
| Zr | 0,546 |
| Pb | 7,193 |
| सीडी | 0,56 |
| यू | 0,2 |
| ती | 0,39 |
| Zn | 0,85 |
| रॉम | 1,083 |
| टीसी | 7,77 |
| अल | 1,2 |
| पा | 1,4 |
| गु | 1,4 |
| पुनः | 1,4 |
| Tl | 2,39 |
| नायब | 9,46 |
| में | 3,408 |
| एस एन | 3,722 |
| Hg | 4,153 |
| प्रादेशिक सेना | 4,47 |
| वी | 5,38 |
इस स्पष्टीकरण स्वीकार किए जाते हैं BCS सिद्धांत के द्वारा दी जाती है .
BCS सिद्धांत : आणविक कंपन में जाली धीमा जब तापमान कम हो जाता है , bellow के महत्वपूर्ण तापमान इस कमी के प्रवाह के इलेक्ट्रॉनों आंदोलन की अनुमति देता है जो बिना किसी बाधा में परिवर्तित superconductivity . इस सिद्धांत को एक दिलचस्प पहलू यह है की उपस्थिति के कूपर जोड़ी ( इलेक्ट्रॉन कदम युग्मित में जोड़े ) .
कूपर जोड़ी : जाली में कंपन होता है तो बहुत छोटी है कि वास्तव में इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के आसपास की स्थिति को प्रभावित करता है नाभिकों . एक चलती इलेक्ट्रॉन एक लहर पैदा प्रभाव में जाली होगा कि फैलोपियन आंदोलन के किसी दूसरे इलेक्ट्रॉन युग्मन उन दोनों के विनिमय के द्वारा एक phonon ( क्वांटा की जाली कंपन ऊर्जा ) . वे दो इलेक्ट्रानों कूपर फार्म का एक जोड़ी है . इस जोड़ी जाएगी में स्थानीयकृत गति ( परिमाण लेकिन उसी गति विपरीत दिशा में चलती ) और अंतरिक्ष में unlocalized ( spatially वे अलग किया जा सकता है जब तक 100 nanometers के बीच लगातार दो अलग है नाभिकों 0.1-0.4 एनएम ) . इलेक्ट्रॉन हैं " फरमिओन्स " ( यानी से आवेशित हैं और वे इस तरह के रूप में वे एक दूसरे को हटाना ) ; superconductor लेकिन राज्य के तहत वे एक पीड़ित के रूप में व्यवहार के मौलिक परिवर्तन करने के लिए ही उपलब्ध है जो राज्य को कण ( कणों के बिना विद्युत शुल्क , न्यूट्रॉन हैं bosoms ) . इसका समाधान करने के लिए इस " समस्या " के सृजन कूपर जोड़ी है , और इलेक्ट्रॉन behaves युग्मित जोड़ी के रूप में एक बोसॉन है . corroboration के प्रयोग के साथ अंतःक्रिया जाली द्वारा प्रदान किया गया आइसोटोप superconducting संक्रमण के तापमान पर प्रभाव है .
द्वितीय प्रकार Superconductors
द्वितीय superconductors दिखाने के एक प्रकार से एक क्रमिक परिवर्तन करने के लिए एक सामान्य superconducting राज्य भर के एक क्षेत्र " राज्य मिश्रित " व्यवहार है . द्वितीय के नाम से भी जाना जाता है superconductors प्रकार के रूप में कठिन superconductors और जाली संरचना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है इस मामले में . एक पूरी नहीं है मॉडल की व्याख्या करने के लिए द्वितीय superconductors प्रकार के मार्ग में आई BCS सिद्धांत के कुछ प्रकार बताते हैं द्वितीय प्रकार superconductors दिखाने के उच्च तापमान बनाने में महत्वपूर्ण तकनीकी रूप से लाभप्रद अनुप्रयोगों . superconductor कर सकते हैं बनाए रखने के दूसरे राज्य में लागू चुंबकीय क्षेत्र बहुत अधिक है . भी हैं कि उन लोगों में हैं और कई प्रकार मैं टीसी चुंबकीय क्षेत्र का समर्थन है .
मिश्रित के क्षेत्र होने के कारण , कुछ प्रवेश द्वारा एक बाह्य चुंबकीय क्षेत्र ( बी ) में इसकी सतह की अनुमति दी जाएगी . परिणाम के रूप में , जैसे नए mesoscopic घटना superconducting " पट्टियों " और " प्रवाह के जाली भेंवर " देखा जा सकता है . यह आंशिक प्रवेश देता है चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति को तोड़ने के लिए लागू की superconductivity राज्य ( महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र ई.पू. ) . द्वितीय प्रकार में superconductors , तापमान और चुंबकीय क्षेत्र पर लागू किया जाएगा चरण के मुख्य चर के चित्र हैं .
द्वितीय superconductor प्रकार के पहले , एक मिश्र धातु के नेतृत्व और bismuth , द्वारा 1930 में बनाया गया था और डब्ल्यू डी Haas जे Voogd . इसके गुणों superconducting तक नहीं थे Meissner प्रभाव देखा गया है . अब तक प्राप्त उच्चतम टीसी पर दबाव है कमरा 138 कश्मीर के लिए एक stoichiometric सामग्री ( गठन फार्मूला ) और 150K के पेटेंट के लिए लंबित नहीं है जो सामग्री के रूप stoichiometrically .
संयुक्त परिवारों के विभिन्न प्रकार से पता चला है कि द्वितीय superconducting विशेषताओं ; वर्गीकरण के बारे में एक है :
- सबसे प्रचुर मात्रा में मादक द्रव्यों के प्रदर्शन कि द्वितीय प्रकार superconductivity यौगिकों धातु और मिश्र धातु हैं . ज्ञात तत्वों vanadium अपवाद हैं , और टेक्नीशियम नायोबियम .
- युग्म की Vanadium , टेक्नीशियम में उपयोग किया जाता है और नायोबियम superconducting चुंबक के मनगढ़ंत आरोप है . नायोबियम के टिन और टाइटेनियम नायोबियम के आकार का समर्थन उच्च चुंबकीय क्षेत्रों के तारों में , उनके टीसी बलों के साथ तरल हीलियम ठण्डा है . आमतौर पर वे हैं पतली filaments ( 20 . मी ) एम्बेडेड में तांबे मैट्रिक्स को अधिकतम करने के affectivity ( आरोपों की सतह के ऊपर ही कदम के तार ) .
- सिरामिक superconductors ( " perovskites " ) ऑक्साइड सेरामिक्स हैं कि आम तौर पर धातु के पास एक धातु 2 के अनुपात से अधिक 3 परमाणु ऑक्सीजन परमाणु है . ये प्रदर्शन ज्यादा टीसीएस .
- Superconducting cuprates ( तांबे के आक्साइड ) प्राप्त कर सकते हैं सबसे अधिक महत्वपूर्ण तापमान के बीच में द्वितीय प्रकार superconductors .
- superconductors का हिस्सा हैं जैव कार्बनिक कंडक्टर के परिवार ( आणविक लवण , polymers और शुद्ध कार्बन प्रणाली सहित C60 यौगिकों और कार्बन नैनोट्यूब ) . आण्विक लवण ने कमरे पर दबाव कम टीसी ( 0.4-12 कश्मीर ) में , कई प्रकार मैं superconductors . वे यह दिखाने के लाभ बहुत अधिक है ई.पू. ; में ( TMTSF ) 2PF6 के महत्वपूर्ण 6T चुंबकीय क्षेत्र के आसपास है , एक आदेश के परिमाण से अधिक सामान्य Bcs .
- Borocarbides हैं कम से कम एक का superconductor प्रणालियों की समझ है . लोह चुम्बक का गठन कर रहे हैं वे संक्रमण से धातुओं ( यह सोचा गया असंभव है ) . जब संयुक्त जैसे तत्वों के साथ विशिष्ट हॉल्मियम , वे पीछे हटने से राज्य के लिए कुछ superconductor तापमान bellow टीसी . वे 1993 में खोज की बॉब द्वारा केवा .
- फरमिओन्स हैं जिनमें भारी यौगिकों की दुर्लभ पृथ्वी जैसे तत्वों Ce या Yb , या actinide तत्वों जैसे यू कम तापमान पर , इनमें से कुछ सामग्री प्रदर्शन superconductivity . यह तंत्र पूरी तरह से समझा नहीं है , कुछ सिद्धांतों का प्रस्ताव की उपस्थिति कूपर के साथ जोड़ी बनाई द्वारा बातचीत spins इलेक्ट्रॉन के बजाय phonons जाली . पहला प्रेक्षण ई. Bucher द्वारा बनाई गई थी , एट अल , 1973 में किया गया था लेकिन यह नहीं superconductivity जब तक 1979 के रूप में पहचाना है . तापमान में परिवर्तन कर रहे हैं उनकी कई प्रकार मैं superconductors .
Superconductors और प्रौद्योगिकी
मेगनेटिक Levitation : Meissner प्रभाव पर चीनी मिट्टी superconductors गाड़ियों levitating रखने के लिए प्रयोग किया जाता है . रेलगाड़ियों में स्थानांतरित कर सकते हैं मेगनेटिक Levitating गति के लगभग 400 किमी / h. यहाँ तक कि जब पूरी तरह की तकनीक विकसित की है , आर्थिक और पर्यावरणीय मुद्दों पर देरी के पास अपनी सामान्यीकृत का उपयोग करें . इन्हें भी देखें :
- मेगनेटिक Levitation क्या है ?
- मेगनेटिक Levitation वाहन क्या हैं ?
- एक ट्रेन MagLev क्या है ?
- MagLev ट्रेन काम कैसे करता है ?
Superconducting ट्रांसमिशन लाइन : ब्रूकहैवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला , प्रोटोटाइप superconducting संचरण लाइन परिवहन 1000 मेगावाट बिजली के भीतर एक संलग्नक का व्यास 40 सेमी . यदि नहीं उठता समस्याओं के पैमाने पर यह संभव होगा परिवहन की पूरी करने के लिए उत्पादन के एक ऊर्जा संयंत्र के साथ केवल एक लाइन है . Superconducting लाइनों को बचाने के 10 % -15 % ऊर्जा , आमतौर पर छितराया की राशि में संचरण लाइन है . इस समस्या को हल यह है कि अभी तक superconductors आकार के रूप में किया जा सकता है कि अभी तक तार करने की आवश्यकता है रेफ्रिजरेटर के साथ तरल हीलियम ( बहुत महंगे है ) . उच्च टीसी हैं superconductors कठिन नहीं किया जा सकता है और आकार के तारों में है .
इलेक्ट्रानिक्स उद्योग : ISCO अंतर्राष्ट्रीय Superconductor टेक्नोलॉजीज हैं और वर्तमान में भेंट अति उच्च प्रदर्शन के आधार पर फ़िल्टर superconducting तार . प्रतिरोध शून्य होने के निकट है , पर भी उच्च आवृत्ति , कई चरणों में अधिक फिल्टर लागू करने के लिए प्राप्त किया जा सकता है इच्छित आवृत्ति . यह उपयोगी है सेल्युलर फ़ोन उद्योग में अन्य लोगों के बीच में है .
कंप्यूटर :
- प्रोसेसर में आधारित हैं superconducting सामग्री के बीच प्रतिस्पर्धा प्रौद्योगिकी प्राप्त करने की दौड़ में कंप्यूटर petaflop .
- हाल ही में यह भी पाया गया कि छोटे चुंबकीय क्षेत्र कि द्वितीय प्रवेश प्रकार superconductors प्रयोग किया जा सकता है और पुनः प्राप्त करने के लिए डिजिटल स्टोर की जानकारी है .
सेना का उपयोग करता है :
- Superconducting माइक्रोवेव ऐन्टेना : superconductive टेप को कम करने के लिए प्रयोग किया जाता है की लंबाई कम आवृत्ति एंटेना पनडुब्बियों पर नियोजित है .
- ई बम : एक चुंबक superconductor एक मजबूत बनाता है कि विद्युत चुम्बकीय स्पंद disables दुश्मन का इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की है . यह प्रयोग किया गया था इराक में युद्ध के साथ एक रेडियो स्टेशन है .
कुछ रोचक अनुप्रयोग के क्षेत्र में दिखाई superconducting चुंबक है . देखें " रिंग का आकार क्या है Superconductor के लिए प्रयोग किया जाता है ? " अधिक विवरण के लिए .
बुकमार्क Superconductor क्या है ?
