zzcudaprirode.com - Popularni, popularno-znanstveni i informativni portal - Znanost, Priroda, Tehnologija, Ekologija, Meteorologija, Medicina, Obrazovanje, Zanimljivosti


Što su supravodiči i čemu služe?

Supravodiči su materijali koji vode električnu struju bez da pokazuju električni otpor. Električni otpor je uzrok gubitka energije pri protjecanju struje, pa stoga supravodiči mogu služiti za savršeno prenošenje električne energije.

Nažalost, supravodljivost je pojava vezana uz niske temperature. Sve do relativno nedavno najviša temperatura do koje je opažena supravodljivost bila je oko -250oC. Dakle, da bi neki materijal postao supravodljiv trebalo ga je hladiti tekućim helijem, koji je vrlo skup i nepraktičan. U Švicarskoj je 1986. godine sintetiziran prvi tzv. visokotemperaturni supravodič, što je početkom 90tih godina rezultiralo time da u jednom dosta kompliciranom spoju supravodljivost postoji na temperaturama nižim od -140oC. Taj se napredak na prvi pogled čini malim, ali je ustvari važan. Naime, takve je materijale dovoljno hladiti tekućim dušikom, koji je vrlo jeftin i stabilan.

Ipak, visokotemperaturni supravodiči još uvijek nisu doživjeli značajniju primjenu. Prvi je razlog u njihovoj slaboj kovnosti, što znači da je teško oblikovati ih u žice. Drugi je razlog u tome što su supravodljivi samo ako struje kroz njih nisu prevelike. U svim supravodičima vrlo jake struje uništavaju supravodljivost, ali su visokotemperaturni supravodiči na to vrlo osjetljivi.

Supravodiči se primjenjuju u sferi visoke tehnologije. Na primjer, od njih se rade vrhunski elektromagneti. Elektromagnet koji ima zavojnicu od nekog uobičajenog materijala, npr. bakra, grije se ako se kroz njega propušta struja, pa su gubici energije veliki. S druge strane, postoje supravodiči koji su prilično neosjetljivi na jake struje. Kroz njih se može propustiti oko 10-20 puta veće struje, i to bez grijanja, pa stoga daju i 10-20 puta jača magnetska polja. Naravno, supravodič se ne grije, jer mu je električni otpor nula. Danas su supravodljivi magneti standardni u svim primjenama gdje su potrebna jaka magnetska polja. Postignut je i određeni uspjeh u proizvodnji elektromagneta iz žica visokotemperaturnih supravodiča.

Zanimljivo je da kad supravodičom jednom potekne struja, ona će teći "do vječnosti", bez da je potreban strujni izvor - jer nema nikakvog gubitka energije. Ako materijal nije supravodljiv, električni otpor uzrokuje stalne gubitke energije, pa da bi se održala struja stalne vrijednosti energija mora biti dobavljena iz strujnog izvora.

Znanstvenici su bili mjerili struju kroz jednu supravodljivu petlju bez strujnog izvora, i bili našli da se struja nije bila promijenila petnaest godina. Onda im je bilo dosadilo mjeriti, jer se očito nije ništa mijenjalo, pa su prekinuli pokus i zaključili da je protok struje kroz supravodič zaista savršen.

Sljedeće važno svojstvo supravodiča je da oni odbijaju magnetsko polje, to jest ponašaju se kao savršeni dijamagneti. Pokus koji to pokazuje nije teško načiniti, te se na predavanjima iz fizike na fakultetima često pokazuje studentima. Potrebno je u neku zdjelicu staviti mali magnet, naliti tekućeg dušika, i iznad magneta staviti tableticu načinjenu od nekog od visokotemperaturnih supravodiča. Pare tekućeg dušika ohladit će tableticu na -196oC, što je dovoljno da se u njoj pojavi supravodljivost. Kako supravodič odbija magnetsko polje, tabletica će lebdjeti iznad magneta.

To se svojstvo koristi kod tzv. "levitirajućih vlakova", koji postoje u Japanu. Ti vlakovi doslovce lebde iznad tračnica. Kad se takav vlak giba, ne dolazi do trenja, koje se uvijek javlja kad su dva materijala (kotač i tračnica) u kontaktu. Trenje je izvor grijanja. Ono rezultira gubitkom energije, ali i ograničava brzinu vlakova zbog opasnosti za materijal od kojeg su načinjeni kotači. U slučaju levitirajućih vlakova trenja nema, pa se vlakovi gibaju brže i s manje gubitaka. Nezgodno je jedino što se pritom koriste supravodiči hlađeni tekućim helijem, pa su takvi vlakovi jako skupi te ih zbog toga malo ima.

Nadalje, supravodiči se koriste za izradu najosjetljivijeg poznatog instrumenta za mjerenje magnetskih polja (SQUID - superconducting quantum interference device). Ti su uređaji tako osjetljivi da mogu mjeriti magnetska polja nastala aktivnošću mozga.

Također, naprave bazirane na supravodičima predstavljaju neke od najosjetljivijih detektora koje tehnologija poznaje. Na primjer, njima se mjere pozadinska elektromagnetska zračenja svemira, što ne bi bilo moguće upotrebom detektora koji rade na drugim principima.

Supravodiči se donekle koriste i u elektronici, doduše manje nego poluvodiči i obični metali. Ipak, u zadnje dvije-tri godine aktualna je tema mogućnosti izgradnje tzv. "kvantnog kompjutera", koji bi radio višestruko brže od bilo kojeg danas poznatog računala. Jedna od mogućih realizacija takvog uređaja je predviđena uz upotrebu supravodiča. Teorijski se predviđa da bi prvi kvantni kompjuter možda mogao biti izgrađen za dvadesetak godina.


Izvor: Eskola.hfd.hr / cudaprirode.com

PODIJELI S PRIJATELJIMA



Ključne riječi: supravodiči  vodiči  elektronika  

Komentari

Sigurnosni kod
Ne vidite kod? Klik za novi kod

Prev Next

|| O stranici || Kontakt || Prijatelji || cudaprirode.com