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초전도체란 무엇입니까:유형, 재료 및 속성

금속과 절연체와 같은 두 가지 유형의 재료가 있습니다. 금속은 은, 구리 등과 같이 전자의 흐름을 허용하고 전자와 함께 전하를 운반하는 반면 절연체는 전자를 보유하고 나무, 고무 등과 같은 전자의 흐름을 허용하지 않습니다. 20세기에 다음과 같은 새로운 실험실 방법이 개발되었습니다. 물리학자들은 재료를 0도까지 냉각시킵니다. 그는 납과 수은과 같은 조건에서 저항 없이 특정 온도에서 전기를 전도하기 때문에 전기가 어떻게 변하는지 알기 위해 몇 가지 요소에 대해 조사하기 시작했습니다. 그들은 세라믹에서 탄소 나노튜브에 이르기까지 여러 화합물에서 동일한 거동을 발견했습니다. 이 문서에서는 초전도체에 대한 개요를 설명합니다.


초전도체란 무엇입니까?

정의: 저항 없이 전기를 전도할 수 있는 물질을 초전도체라고 합니다. 대부분의 경우 화합물과 같은 일부 재료의 경우 금속 원소는 실온에서 어느 정도의 저항을 제공하지만 온도에서 낮은 저항을 제공하는 것을 임계 온도라고 합니다.

초전도체

임계 온도에 도달하면 특정 물질을 사용하여 원자에서 원자로 전자가 흐르는 경우가 많기 때문에 이 물질을 초전도 물질이라고 할 수 있습니다. 이들은 자기 공명 영상 및 의료 과학과 같은 다양한 분야에서 사용됩니다. 시중에서 구할 수 있는 대부분의 재료는 초전도체가 아닙니다. 따라서 초전도체로 변하려면 매우 낮은 에너지 상태에 있어야 합니다. 현재 연구는 고온에서 초전도체로 발전하기 위한 화합물 개발에 중점을 두고 있습니다.

초전도체 유형

초전도체는 유형 I 및 유형 II의 두 가지 유형으로 분류됩니다.

유형- 초전도체

유형 I 초전도체

이러한 종류의 초전도체는 기본적인 전도성 부품을 포함하며 전기 케이블링에서 컴퓨터의 마이크로칩에 이르기까지 다양한 분야에서 활용됩니다. 이러한 유형의 초전도체는 임계 자기장(Hc)의 자기장에 배치될 때 매우 간단하게 초전도성을 잃습니다. 그 후에는 지휘자처럼 될 것입니다. 이러한 유형의 반도체는 초전도 손실 때문에 연성 초전도체라고도 합니다. 이 초전도체는 마이스너 효과를 완전히 따릅니다. 초전도체의 예 아연과 알루미늄입니다.

유형 II 초전도체

이러한 종류의 초전도체는 천천히 초전도성을 잃게 되지만 단순히 외부 자기장 내에 배열되는 것이 아닙니다. 자화 대 자기장 사이의 그래픽 표현을 관찰할 때 두 번째 유형의 반도체가 자기장 내에 배치되면 초전도성을 천천히 잃게 됩니다.

이러한 종류의 반도체는 덜 중요한 자기장에서 초전도성을 잃기 시작하고 더 높은 임계 자기장에서 초전도성을 완전히 떨어뜨립니다. 약한 임계 자기장과 높은 임계 자기장 사이의 상태를 중간 상태라고 하며 그렇지 않으면 소용돌이 상태입니다.

이 유형의 반도체는 단순히 초전도성을 잃는 것이 아니라 천천히 초전도성을 잃기 때문에 경질 초전도체라고도 합니다. 이러한 반도체는 Meissner의 효과를 따르지만 완전히는 아닙니다. 이들의 가장 좋은 예는 NbN과 Babi3입니다. 이 초전도체는 강한 자기장 초전도 자석에 적용할 수 있습니다.

초전도 재료

우리는 그 중 일부가 초전도를 할 수 있는 많은 자료가 있다는 것을 알고 있습니다. 수은을 제외한 원래의 초전도체는 금속, 반도체 등입니다. 모든 다른 물질은 약간 다른 온도에서 초전도체가 됩니다

이러한 재료의 대부분을 사용할 때의 주요 문제는 몇 도의 완전한 0도에서 초전도성을 갖는다는 것입니다. 이것은 저항이 없기 때문에 얻을 수 있는 모든 이점을 의미합니다. 기본 장소에서 냉각하는 것을 포함하면 거의 확실히 손실됩니다.

하향 초전도 전선으로 가정에 전기를 공급하는 발전소는 훌륭한 소음을 낼 것입니다. 따라서 엄청난 양의 소모된 에너지를 절약할 수 있습니다. 그러나 플랜트 내의 거대한 부품과 모든 전송 와이어를 냉각하여 0을 완성하려면 아마도 더 많은 에너지를 낭비하게 될 것입니다.

초전도체의 속성

초전도 물질은 현재 기술에 필수적인 몇 가지 놀라운 특성을 보여줍니다. 이러한 속성에 대한 연구는 여전히 아래 나열된 다양한 분야에서 이러한 속성을 인식하고 활용하고 있습니다.


무한 전도도/제로 전기 저항

초전도 상태에서 초전도 물질은 0의 전기 저항을 나타냅니다. 재료가 전이 온도에서 냉각되면 저항이 갑자기 0으로 감소합니다. 예를 들어 수성은 4k 미만에서 저항이 0입니다.

마이스너 효과

초전도체가 임계 온도 이하로 냉각되면 자기장이 통과할 수 없습니다. 초전도체에서 이러한 현상은 마이스너 효과로 알려져 있습니다.

전환 온도

이 온도는 임계 온도라고도 합니다. 초전도 물질의 임계 온도가 정상에서 초전도로 전도 상태를 변화시킬 때.

Josephson Current

두 개의 초전도체를 절연체의 박막을 이용하여 분리하면 낮은 저항의 접합을 형성하여 전자와 구리 쌍을 발견합니다. 접합부의 한 표면에서 다른 표면으로 터널링할 수 있습니다. 따라서 구리 쌍의 흐름으로 인한 전류를 Josephson 전류라고 합니다.

중요 전류

초전도 상태에서 도체를 통해 전류가 공급되면 자기장이 발생할 수 있습니다. 전류 흐름이 특정 속도 이상으로 증가하면 자기장이 향상될 수 있으며, 이는 이것이 평소 상태로 돌아가는 도체의 임계값과 동일합니다. 현재 값의 흐름은 임계 전류로 알려져 있습니다.

지속적인 전류

초전도체 링이 임계 온도보다 높은 자기장에 배열되어 있으면 현재 임계 온도 아래에서 초전도체 링을 냉각합니다. 이 필드를 제거하면 자체 인덕턴스로 인해 링 내에서 전류 흐름이 유도될 수 있습니다. Lenz 법칙에서 유도 전류는 링을 통해 흐르는 자속 내 변화에 반대합니다. 링이 초전도 상태에 놓이면 전류의 흐름이 유도되어 전류의 흐름이 계속되는 것을 지속 전류라고 합니다. 이 전류는 자속을 생성하여 자속이 일정한 링 전체에 흐르게 합니다.

반도체와 초전도체의 차이점

반도체와 초전도체의 차이점은 아래에서 설명합니다.

<표 스타일="높이:509px;" 너비="1077">반도체

초전도체

반도체의 저항은 유한합니다. 초전도체의 저항은 전기 저항이 0입니다. 여기서 전자 반발은 유한 저항으로 이어집니다. 여기서 전자 인력은 저항 손실로 이어집니다. 초전도체는 완전한 반자성을 나타내지 않습니다. 완전한 반자성을 나타내는 초전도체 초전도체의 에너지 갭은 몇 eV 정도입니다.

초전도체의 에너지 격차는 10^-4 eV 정도입니다. 초전도체의 자속 양자화는 2e 단위입니다. 초전도체의 단위는 e입니다.

초전도체의 응용

초전도체의 응용은 다음과 같습니다.

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  • 발전기, 입자 가속기, 운송, 전기 모터, 컴퓨팅, 의료, 송전 등에 사용됩니다.
  • MRI 스캐너에서 강력한 전자석을 만드는 데 주로 사용되는 초전도체. 그래서 이것들은 나누는 데 사용됩니다. 자성 물질과 비자성 물질을 분리하는 데에도 사용할 수 있습니다.
  • 이 도체는 장거리 전력 전송에 사용됩니다.
  • 메모리 또는 저장 요소에 사용됩니다.
  • FAQ

    1). 초전도체는 왜 차가워야 하나요?

    에너지 교환으로 재료가 더 뜨거워집니다. 따라서 반도체를 차갑게 만들면 전자를 노크하는 데 필요한 에너지가 거의 없습니다.

    2). 금은 초전도체인가요?

    실온에서 가장 좋은 전도체는 금, 구리 및 은이며 초전도체로 전혀 변하지 않습니다.

    3). 실온 초전도체가 가능한가요?

    상온의 초전도체는 약 화씨 77도의 온도에서 초전도성을 나타낼 수 있습니다.

    4). 초전도체에 저항이 없는 이유는 무엇입니까?

    초전도체에서 원자의 진동 및 결함으로 인해 전기 저항이 예기치 않게 0으로 떨어지며 전자가 통과하는 동안 물질 내에서 저항을 일으켜야 합니다.

    5). 초전도체가 완벽한 Diamagnet인 이유는 무엇입니까?

    초전도 물질이 자기장 안에 있으면 몸에서 자속을 밀어냅니다. 임계 온도 이하로 냉각하면 이상적인 반자성을 나타냅니다.

    따라서 이것은 초전도체의 개요에 관한 것입니다. 초전도체는 전기를 전도할 수 있고 그렇지 않으면 저항 없이 한 원자에서 다른 원자로 전자를 전달할 수 있습니다. 초전도체의 예는 무엇입니까?
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