Supravadītājs pret perfektu diriģentu
Supravadītāji un perfekti vadītāji ir divi plaši lietoti termini elektronikā. Šīs divas parādības parasti tiek nepareizi saprastas kā viena. Šajā rakstā tiks mēģināts novērst pārpratumu, parādot supravadītāja un perfektā vadītāja līdzības un atšķirības.
Kas ir ideāls diriģents?
Materiāla vadītspēja ir tieši saistīta ar materiāla pretestību. Pretestība ir būtiska īpašība elektrības un elektronikas jomā. Pretestība kvalitatīvā definīcijā parāda, cik grūti ir plūst elektriskajai strāvai. Kvantitatīvā nozīmē pretestību starp diviem punktiem var definēt kā sprieguma starpību, kas nepieciešama, lai pārņemtu vienības strāvu noteiktos divos punktos. Elektriskā pretestība ir elektriskās vadītspējas apgrieztā vērtība. Objekta pretestība ir definēta kā sprieguma attiecība pret objektu un strāvu, kas plūst caur to. Vadītāja pretestība ir atkarīga no brīvo elektronu daudzuma vidē. Pusvadītāja pretestība galvenokārt ir atkarīga no izmantoto dopinga atomu skaita (piemaisījumu koncentrācijas). Sistēmas pretestība maiņstrāvai atšķiras no līdzstrāvas pretestības. Tāpēc termins impedance ir ieviests, lai ievērojami atvieglotu maiņstrāvas pretestības aprēķinus. Oma likums ir vienīgais ietekmīgākais likums, kad tiek apspriesta tēmas pretestība. Tajā teikts, ka noteiktai temperatūrai divu punktu sprieguma attiecība pret strāvu, kas iet caur šiem punktiem, ir nemainīga. Šī konstante ir pazīstama kā pretestība starp šiem diviem punktiem. Pretestību mēra omos. Ideāls vadītājs ir materiāls ar nulles pretestību jebkuros apstākļos. Ideālam vadītājam nav nepieciešami nekādi ārēji faktori, lai uzturētu perfektu vadītspēju. Ideāla vadītspēja ir konceptuāla situācija, ko dažkārt izmanto, lai atvieglotu aprēķinus un projektus, kur pretestība ir niecīga.
Kas ir supravadītājs?
Supravadītspēju 1911. gadā atklāja Heike Kamerlingh Onnes. Tā ir parādība, ka pretestība ir tieši nulle, kad materiālam ir noteikta raksturīgā temperatūra. Supravadītspēju var novērot tikai noteiktos materiālos. Teorētiski, ja materiāls ir supravadošs, materiāla iekšpusē nevar būt magnētiskais lauks. To var novērot ar Meisnera efektu, kas ir pilnīga magnētiskā lauka līniju izmešana no materiāla iekšpuses, materiālam pārejot supravadītājā stāvoklī. Supravadītspēja ir kvantu mehāniska parādība, un, lai izskaidrotu supravadītāja stāvokli, ir nepieciešamas zināšanas kvantu mehānikā. Supravadītāja sliekšņa temperatūra ir pazīstama kā kritiskā temperatūra. Kad materiāla temperatūra tiek pazemināta, pārvar kritisko temperatūru, materiāla pretestība pēkšņi nokrītas līdz nullei. Supravadītāju kritiskā temperatūra parasti ir zem 10 kelviniem. Augstas temperatūras supravadītājiem, kas tika atklāti nesen, kritiskā temperatūra var būt pat 130 kelvini vai vairāk.
Kāda ir atšķirība starp supravadītāju un perfekto vadītāju?
• Supravadītspēja ir parādība, kas notiek reālajā dzīvē, savukārt ideāla vadītspēja ir pieņēmums, lai atvieglotu aprēķinus.
• Perfektajiem vadītājiem var būt jebkura temperatūra, taču supravadītāji pastāv tikai zem materiāla kritiskās temperatūras.
