Wie arbeitet ein Supraleiter?

Um zu verstehen wie ein Supraleiter arbeitet, kann es nützlich sein zu überprüfen wie ein regelmäßiger Leiter zuerst arbeitet. Bestimmte Materialien wie Wasser und Metall lassen Elektronen sie, wie Wasser durch einen Gartenschlauch ziemlich leicht durchfließen. Andere Materialien, wie Holz und Plastik lassen Elektronen nicht durchfließen, also gelten sie als nicht leitend. Das Versuchen, Elektrizität durch sie laufen zu lassen sein wie das Versuchen, Wasser durch einen Ziegelstein laufen zu lassen.

Sogar unter den Materialien betrachtete leitend, kann dort sein beträchtliche Unterschiede bezüglich, wie viel Elektrizität wirklich durch führen kann. In den elektrischen Ausdrücken genannt dieses Widerstand. Fast alle normalen Leiter von Elektrizität haben etwas Widerstand, weil sie Atome von ihren Selbst haben, die die Elektronen blockieren oder aufsaugen, während sie durch den Draht, Wasser oder anderes Material überschreiten. Ein wenig Widerstand kann nützlich sein, den elektrischen Fluss unter Steuerung zu halten, aber es kann wirkungslos und kostspielig auch sein.

Ein Supraleiter nimmt die Idee des Widerstands und dreht sie auf seinem Kopf. Ein Supraleiter besteht im Allgemeinen aus synthetischen Materialien oder Metallen wie Blei oder niobiumtitanium, die bereits einen niedrigen Atomzählimpuls haben. Wenn diese Materialien bis fast Nullpunkt eingefroren, welchen Atomen sie Schleifen zu haben, nah-anhalten. Ohne die ganze diese Atomtätigkeit, kann Elektrizität das Material mit praktisch keinem Widerstand durchfließen. Praktisch gesehen verwenden ein Computerprozessor oder eine Schiene des elektrischen Zugs, die mit einem Supraleiter ausgerüstet, sehr wenig Elektrizität, um seine Aufgaben wahrzunehmen.

Das offensichtlichste Problem mit einem Supraleiter ist die Temperatur. Es gibt wenige praktische Weisen supercool zu den großen Versorgungsmaterialien des supraleitfähigen Materials zum erforderlichen Übergangspunkt. Sobald ein Supraleiter anfängt aufzuwärmen, wieder hergestellt die ursprüngliche Atomenergie he und das Material verursacht Widerstand wieder. Der Trick für das Herstellen eines praktischen Supraleiters liegt, wenn er ein Material findet, das bei Zimmertemperatur supraleitfähig wird. Bis jetzt entdeckt Forscher kein Metall oder zusammengesetztes Material, das die ganze seinen elektrischen Widerstand an den Hochtemperaturen verliert.

Um dieses Problem zu veranschaulichen, einen kupfernen Standarddraht als Fluss des Wassers vorstellen. Eine Gruppe Elektronen sind in einem Boot, das versucht, in ihrem Bestimmungsort gegen den Strom anzukommen. Die Energie des Wassers, das stromabwärts fließt, verursacht Widerstand, der das Boot muss sogar schwerer arbeiten, um durch den gesamten Fluss zu erhalten herstellt. Bis das Boot seinen Bestimmungsort erreicht, sind viele der Elektronpassagiere zu schwach fortzufahren. Dieses ist, was mit einem regelmäßigen Leiter geschieht -- der natürliche Widerstand verursacht einen Verlust der Energie.

Jetzt vorstellen, wenn der Fluss vollständig eingefroren, und die Elektronen waren in einem Schlitten. Da es kein Wasser geben, das stromabwärts fließt, geben es keinen Widerstand. Der Schlitten überschreiten einfach über das Eis und niederlegen fast alle Elektronpassagiere sicher gegen den Strom Strom. Die Elektronen änderten nicht, aber der Fluss geändert durch Temperatur, um keinen Widerstand darzulegen. Eine Weise zu finden, den Fluss bei einer normalen Temperatur einzufrieren ist das Endziel der Supraleiterforschung.