Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Ljubljana

SUPERPREVODNI MAGNETI


Ta izraz je rezerviran za snovi, katerih Specificna upornost (R) se pri zelo nizkih temperaturah (nekaj kelvinov) zmanjsa na nič.(Svinec-T manj kot 7,3K,Vanadij-(4,4K),Živo srebro-(4,1K),Cink-(0,8K)).

Kar zadeva električno upornost oz. prevodnost so izjemne tudi polprevodniške snovi (Silicij, Germanij, Selen,..).Te snovi so pri nizkih temperaturah slabi prevodniki elektrike (velika specifična upornost), pri visokih temperaturah pa dobri (majhen R).

Pri običajnih temperaturah imajo najmanjši R (najboljši prevodniki el. toka) kovine (Srebro, baker).V splosnem R narašča s temperaturo.Pri višji T je namreč gibljivost prostih elektronov kovine manjša in obenem velja tako za kovine kot polprevodnike, da je gibljivost prostih elektronov neodvisna od priključene napetosti oz. od jakosti električnega polja.Na koncu spoznamo, da je R obratno sorazmerna z gostoto in gibljivostjo prostih elektronov.Ker pa je gostota elektronov praktično neodvisna od temperature kovine, gibljivost le teh pa se z višanjem temperature zmanjšuje je zato R kovin pri višjih temperaturah višji.

Pojav superprevodnosti pa lahko pojasnimo le s pomočjo zakonov kvantne fizike.Nastanek superprevodnosti nekaterih kovin pri ekstremno nizkih temperaturah je posledica dejstva, da prosti elektroni ne sodelujejo z atomi kot posamezniki, ampak kot pari z nasprotno usmerjenima spinoma.V takšnem paru se elektrona zaradi medsebojne izmenjalne interakcije mnogo bolj privlačita, kot se električno odbijata, zato se par navzven kaže kot stabilna enota, katere notranja energija se zaradi učinkovanja okolice ne more zlahka spremeniti.Pri nizkih temperaturah tudi termično gibanje kovinskih kationov ne moti elektronskih parov, pa je zato električna upornost superprevodnikov zanemarljivo majhna.