Hiện tượng siêu dẫn và ứng dụng thực tế [CHI TIẾT NHẤT]
Mục lục bài viết
Hiện tượng siêu dẫn là gì?
Hiện tượng siêu dẫn là một hiện tượng vật lý xảy ra trong mối số vật liệu ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ. Nó có đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner). Hay siêu dẫn là một hiện tượng lượng từ. Trạng thái này hoàn toàn khác so với mô hình lý tưởng dẫn điện hoàn hảo trong vật lý cổ điển, ví dụ như thủy động lực học.
Đối với chất siêu dẫn thông thường, sự siêu dẫn được tạo ra bằng cách tạo một lực hút giữa một số electron truyền dẫn nào đó nảy sinh từ việc trao đổi phonon. Điều này làm cho các electron dẫn trong chất siêu dẫn biểu hiện pha siêu lỏng tạo ra từ cặp electron tương quan. Bên cạnh đó nó còn tồn tại một lớp các vật chất được biết đến như là chất siêu dẫn khác thường, phô bày tính chất siêu dẫn. Nhưng tính chất vật lại trái ngược với lý thuyết của chất siêu dẫn đơn thuần.
Với chất siêu dẫn có nhiệt độ cao có tính siêu dẫn tại nhiệt độ cao hơn lý thuyết thường biết (nhưng hiện vẫn thấp hơn nhiều so với nhiệt độ trong phòng). Tuy nhiên hiện nay chưa có lý thuyết nào hoàn chỉnh về chất siêu dẫn nhiệt độ cao.
Điện trở của kim loại khi ở nhiệt độ thấp
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở của kim loại sạch đều rất bé. Một số các kim loại và hợp kim khi có nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Khi đó vật liệu này đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Cùng tìm hiểu một nhiệt độ giới hạn của một số chất siêu dẫn trong bảng dưới đây:
STT
Tên vật liệu
Tc(K)
1
Nhôm
1,19
2
Thủy ngân
4,15
3
Chì
7,19
4
Thiếc
3,72
5
Kẽm
0,85
6
Nb₃SN
18
7
Nb₃Al
18,7
8
Nb₃Ge
23
9
DyBa₂Cu₃O₇
92,5
10
HgBa₂Cu₃O₈
134
Sự khác biệt của vật siêu dẫn và vật dẫn điện hoàn hảo
Từ trường bên trong vật dẫn điện hoàn hảo và vật siêu dẫn dưới tác động của môi trường ngoài ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ Curie). Khi đó từ trường sẽ bị đẩy ra khỏi vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của vật liệu siêu dẫn trong nhiệt độ phòng. Trạng thái của vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch.
Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Chất siêu dẫn hay hiện tượng siêu dẫn đều có vai trò vô cùng quan trọng, nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:
- Truyền tải điện năng
- Đoàn tàu chạy trên đệm từ
- Tạo ra máy gia tốc mạnh.
- Máy đo điện trường chính xác.
- Cái ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc.
- Máy quét MRI dùng trong y học.
Trên đây là những kiến thức về hiện tượng siêu dẫn mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn. Mong rằng bài viết mà AME Group chia sẻ sẽ đem lại cho bạn nhiều thông tin hữu ích. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến bài viết.
