WikiSysop: Zamjena teksta - '' u ''

2025-06-22T10:32:46Z

Zamjena teksta - '' u ''

←Starija inačica		Inačica od 22. lipanj 2025. u 10:32
Redak 1:		Redak 1:
	~~<!--'''Supravodljivost'''-->~~[[datoteka:Magnet 4.jpg\|mini\|desno\|300px\|[[Magnet]] koji lebdi iznad supravodiča zbog [[Meissnerov učinak\|Meissnerovog učinka]].]]		[[datoteka:Magnet 4.jpg\|mini\|desno\|300px\|[[Magnet]] koji lebdi iznad supravodiča zbog [[Meissnerov učinak\|Meissnerovog učinka]].]]

	[[datoteka:Stickstoff gekühlter Supraleiter schwebt über Dauermagneten 2009-06-21.jpg\|mini\|desno\|300px\|Visokotemperaturni supravodič lebdi ([[levitacija]]) iznad [[magnet]]a.]]		[[datoteka:Stickstoff gekühlter Supraleiter schwebt über Dauermagneten 2009-06-21.jpg\|mini\|desno\|300px\|Visokotemperaturni supravodič lebdi ([[levitacija]]) iznad [[magnet]]a.]]

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-08-05T10:00:11Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:Magnet 4.jpg|mini|desno|300px|[[Magnet]] koji lebdi iznad supravodiča zbog [[Meissnerov učinak|Meissnerovog učinka]].]]

[[datoteka:Stickstoff gekühlter Supraleiter schwebt über Dauermagneten 2009-06-21.jpg|mini|desno|300px|Visokotemperaturni supravodič lebdi ([[levitacija]]) iznad [[magnet]]a.]]

[[datoteka:CERN-cables-p1030764.jpg|mini|desno|300px|Električni [[Kabel|kabeli]] ([[električni vodič]]i) za [[akcelerator čestica]] u [[CERN]]-u. Obje vrste vodiča (tanki i debeli) mogu provoditi [[Električna struja|električnu struju]] do 12 500 [[Amper|A]]. Gore: standardni kabeli za LEP (Veliki sudarivač elektrona i pozitrona); dolje: kabeli na osnovi supravodiča za LHC ([[Veliki hadronski sudarivač]]).]]

[[datoteka:NMR-Spectrometer.JPG|mini|desno|300px|Supravodljivi magnet NMR-spektrometra, koji se koristi u [[Nuklearna magnetska rezonancija|nuklearnoj magnetskoj rezonanciji]].]]

[[datoteka:Liquid helium Rollin film.jpg|mini|desno|300px|[[Supratekućina|Suprafluidni]] [[helij]] koji se nalazi u gornjoj posudi će pomalo isticati iz nje, kap po kap, sve dok se ne isprazni.]]

'''Supravodljivost''' je stanje pojedinih [[tvar]]i koje se na niskim [[temperatura]]ma očituje u nestanku njihova [[Električni otpor|električnoga otpora]], prolasku [[električna struja|električne struje]] kroz tanku [[izolator]]sku barijeru unutar njih bez električnoga otpora ('''Josephsonov učinak''' - [[Brian Josephson]]) i lebdenju [[magnet]]a iznad njihove površine ('''Meissnerov učinak''' - [[Walther Meissner]]). <ref> '''supravodljivost''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=58849] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.</ref> Supravodǉivost je [[kvantna mehanika|kvantnomehanička]] pojava i ne može se objasniti [[Klasična mehanika|klasičnom fizikom]]. Tipično nastaje u nekim [[materijal]]ima na jako niskim [[temperatura]]ma (nižim od -200 [[°C]]).

== Povijest ==
Supravodljivost je 1911. otkrio [[Heike Kamerlingh Onnes]] dok je proučavao ovisnost električnoga otpora [[živa|žive]] o temperaturi. Primijetio je da na temperaturama nižima od 4,2 [[Kelvin|K]] (- 269 [[°C]]) [[električni otpor]] pada na nemjerljivo malu vrijednost. Zbog supravodljivosti će, na primjer, u [[Olovo (element)|olovnom]] prstenu uronjenom u ukapljeni [[helij]], [[Istosmjerna struja|istosmjerna električna struja]] nastaviti teći i [[godina]]ma nakon što se izvor struje isključi. Onnes je 1911. uspio u prstenu od [[živa|žive]], čiju je temperaturu održavao na nekoliko stupnjeva apsolutne temperature s pomoću tekućeg [[helij]]a, proizvesti električnu struju koja je po isključenju njenog izvora tekla dvije godine (prestala je teći zbog štrajkom izazvanog prekida isporuke tekućeg helija). Od tada je nađeno to svojstvo u velikom broju metala i legura. Tvari koje imaju to svojstvo nazivaju se supravodičima. Zanimljivo je da se među njima ne nalaze tvari koje su na običnoj temperaturi najbolji [[električni vodič]]i.

Walther Meissner je 1933. otkrio da se [[metal]]i ohlađeni do supravodljivoga stanja ponašaju kao savršeni [[Dijamagnetizam|dijamagneti]], to jest u tankom površinskom sloju [[Električni induktivitet|induciraju]] se struje koje stvaraju takvo [[magnetno polje]] koje poništava vanjsko polje, te je u unutrašnjosti supravodiča magnetno polje jednako nuli. Ako se na primjer na materijal koji može biti supravodljiv na temperaturama višima od 100 K postavi lagani magnet i ako se materijal polije ukapljenim [[dušik]]om, magnet će se podići iznad njega i lebdjeti.

Supravodljivo stanje određuju tri čimbenika svojstvena svakoj tvari: kritična [[temperatura]], kritična [[magnetska indukcija]] i kritična [[gustoća]] električne struje. Ako je samo jedan od tih triju čimbenika veći od kritične vrijednosti, tvar ne može biti u supravodljivom stanju. Supravodiči se mogu podijeliti na:
* supravodiče prve vrste, koji su bili prvi otkriveni i uglavnom su čisti [[Kemijski element|kemijski elementi]], a koji naglo prelaze u supravodljivo stanje i magnetsko polje ne prodire u njihovu unutrašnjost, i
* supravodiče druge vrste, koji su nađeni poslije, uglavnom su [[kemijski spoj]]evi i [[slitine]], postupno prelaze u supravodljivo stanje, a u djelomično supravodljivom stanju u njima se oblikuju magnetski vrtlozi.

=== BCS-teorija ===

Prvu [[teorija|teoriju]] koja opisuje kako se [[elektron]]i, prenositelji [[Električni naboj|električnoga naboja]], ponašaju u supravodiču prve vrste objavili su 1957. [[John Bardeen]], [[Leon Neil Cooper]] i [[John Robert Schrieffer]] (Bardeen-Cooper-Schriefferova teorija ili [[BCS-teorija]]). Ta [[Kvantna mehanika|kvantnomehanička teorija]] pretpostavlja da se na vrlo niskim temperaturama elektroni gibaju u parovima ('''Cooperovi parovi'''), da privlačno međudjelovanje elektron–rešetka–elektron prevladava [[Coulombov zakon|Coulombovo odbojno međudjelovanje]] i da se svaki par elektrona na međusobnoj udaljenosti od približno 100 [[metar|nm]] može gibati kroz [[Kristalna rešetka|kristalnu rešetku]] bez gubitka [[energije]], čak i tunelirati kroz izolatorsku barijeru. Porastom temperature jačaju [[vibracije]] rešetke, koje iznad kritične temperature razdvajaju električne parove.

[[Aleksej Aleksejevič Abrikosov]] je 1957. objavio teoriju koja opisuje kako se u supravodiču druge vrste povećava broj magnetskih vrtloga kada se pojačava magnetsko polje i kako supravodljivost nestaje kada se jezgre vrtloga počnu preklapati.

== Svojstva supravodljivih materijala ==
Supravodljivim tvarima na vrlo niskim temperaturima više ili manje naglo se mijenja karakter ovisnosti [[električni otpor|električnog otpora]] o temperaturi. Pri postepenom snižavanju temperature, na određenoj, takozvanoj kritičnoj temperaturi ''Tc'', električni otpor, umjesto da se, kao dotada, polako smanjuje, manje ili više naglo pada praktički na nulu. Ako je taj pad sasvim skokovit, govori se o supravodiču tipa S 1, ako je blaži, o supravodiču tipa S 2. Supravodič tipa S 1 ima dva stabilna stanja: normalno vodljivo i supravodljivo; supravodič tipa S 2 ima u odsutnosti [[magnetsko polje|magnetskog polja]] tri stabilna stanja: normalno vodljivo (iznad “gornje” kritične temperature), supravodljivo (iznad "donje" kritične temperature) i miješano (između obiju kritičnih temperatura). Često se supravodič tipa S 2 karakterizira samo jednom kritičnom temperaturom, srednjom između gornje i donje.

Kritične temperature supravodljivosti nekih (čistih) [[metal]]nih elemenata nalaze se vrlo blizu apsolutne nule (na primjer za volfram ''Tc'' = 0,01 K). Za većinu drugih supravodiča iz te skupine tvari one iznose nekoliko [[kelvin]]a. Samo neke od tih tvari imaju vrijednost ''Tc'' u blizini 10 K (na primjer [[niobij]] ''Tc'' = 9,5 K). Kritične temperature supravodiča iz skupine legura redovito su više od 10 K (na primjer za neke ternarne legure u sustavu [[niobij]]-[[aluminij]]-[[germanij]], ''Tc'' = 20,7 K).

Magnetsko polje snižava kritičnu temperaturu, i to s tim više što je polje jače. Kad se prekorači određena, takozvana kritična jakost polja ''Hc'' na nekoj temperaturi ''Tc'' supravodljivost sasvim nestaje, i tvar postaje normalno vodljiva. Zbog ovisnosti supravodljivosti o magnetskom polju, [[jakost električne struje]] koja može teći supravodičima ograničena je jakošću magnetskog polja koje te struje stvaraju. [[Walther Meissner|W. Meissner]] i R. Ochsenfeld pokazali su [[pokus]]ima 1933. da supravodič, ako se najprije izloži magnetskom polju a onda ohladi, na temperaturama ispod ''Tc'' istiskuje iz sebe magnetsko polje. Supravodiči tipa S 1 na oštro određenoj vrijednosti jakosti polja ''Hc'' potpuno istisnu magnetsko polje ([[magnetska indukcija]] ''B'' u njima skokovito padne na nulu), u supravodiči tipa S 2 magnetsko se polje može između vrijednosti ''Hc2'' i ''Hc1'' djelomice održati u obliku pojedinačnih lokaliziranih i pravilno raspoređenih cijevi (niti), nosilaca [[Magnetski tok|magnetskog toka]], koje su okružene supravodljivim područjem. Supravodiči tipa S 1 imaju znatno manje karakteristične vrijednosti ''H0'' nego supravodiči S 2. U supravodiči tipa S 2, dok su u stanju miješane [[vodljivost]]i, nemoguć je prijenos [[električni naboj|električnih naboja]], jer struja okomita na [[magnetsko polje]] izaziva [[Lorentzova sila|Lorentzovu silu]] koja stavlja u gibanje rešetku niti magnetskog toka. Tehnološkim mjerama uspjelo je u nekim supravodljivim legurama blokirati gibanje niti magnetskog toka i time omogućiti veće [[Gustoća električne struje|gustoće struje]]. Takav materijal naziva se supravodičem S 3.

Supravodiči S 1 i S 2, takozvani meki, prelaze iz jednog u drugo stanje vodljivosti potpuno reverzibilno (povratno), a u odsutnosti magnetskog polja to se odvija bez toplinskog učinka ([[Izoterma|izotermno]]). Pod utjecajem magnetskog polja prijelaz je iz supravodljivog stanja u stanje normalne vodljivosti [[Endotermni proces|endoterman]] (odvija se uz vezanje topline), a prijelaz u suprotnom smjeru [[Egzotermni proces|egzoterman]] (odvija se uz razvijanje topline). Uslijed Meissner-Ochsenfeldova učinka (efekta) električnu struju u supravodičima vodi samo vrlo tanki površinski sloj (debljina približno 10-7 metara).

Supravodiči tipa S 3, takozvani tvrdi, razlikuju se od supravodiča tipa S 1 i S 2 po djelomičnoj ireverzibilnosti (nepovratnosti) njihovih indukcijskih svojstava, uslijed čega se u njima pojavljuje [[magnetska histereza]] slično kao u [[Feromagnetizam|feromagnetskim materijalima]]. Ovi supravodiči imaju veću kritičnu gustoću električne struje i veću kritičnu jakost magnetskog polja nego supravodiči tipa S 1 i S 2. <ref> "Tehnička enciklopedija", TE 5 - "Elektrotehnički materijali", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>

== Primjena ==
Za praktičnu primjenu supravodiča važna je [[temperatura]] na kojoj oni postaju supravodljivi. Ako je ta temperatura niža od 20 [[Kelvin|K]], hladiti se mora ukapljenim [[helij]]em, a ako je 100 K i viša, hlađenje se može postići ukapljenim [[dušik]]om, što je približno 500 puta jeftinije od hlađenja helijem. Prvi je [[tržište|tržišni]] supravodič u obliku [[žica|žice]] proizveden 1961. Njegova je kemijska jednakost Nb3Sn, imao je kritičnu temperaturu 23 K, kritičnu magnetsku indukciju 20 [[Tesla|T]] i kritičnu gustoću struje 105 [[Amper|A]]/[[Četvorni metar|cm²]]. Godine 1987. otkriven je supravodič jednakosti YBa2Cu3O7, spoj koji postaje supravodljiv na temperaturi 92 K, što je dovelo do novoga skoka u razvoju istraživanja i primjene supravodljivosti. Danas je poznato 29 kemijskih elemenata, metala, koji su supravodiči u uobičajenom obliku, i još 17 njih koji postaju supravodljivi pod visokim tlakom ili u nekim drugim posebnim uvjetima. Supravodljivih je [[slitina]] više od 1000. Godine 2007. na slitini koja sadrži [[kositar]], [[indij]], [[barij]], [[tulij]], [[Bakar (element)|bakar]] i kisik (Sn1.4In0.6Ba4Tm5Cu7O20+) postignuta je supravodljivost na temperaturi 175 K (- 98 °C).

Supravodljivost se primjenjuje u iznimno snažnim magnetima [[akcelerator čestica|akceleratora čestica]], u uređajima za dobivanje snimaka unutrašnjosti ljudskoga tijela s pomoću [[Nuklearna magnetska rezonancija|nuklearne magnetske rezonancije]], gdje razlučivanje detalja ovisi o jakosti magnetskoga polja, lebdećim vozilima, gdje supravodljivi magneti ugrađeni u [[vozila]] omogućavaju lebdenje iznad pruge.

[[Mjerni instrument]]i koji rade prema načelu Josephsonova učinka služe za mjerenje slabih magnetskih polja i za mjerenje tempetatura nižih od 1 K. Josephsonov se učinak primjenjuje i za [[Pojačanje|pojačavanje]] [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetskih]] signala i za brzo pretvaranje [[Električni signal|analognih signala]] u digitalne.

== Izvori ==
{{izvori}}

== Vanjske poveznice ==
*[http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/maglev/1010_sc.html Supravodljvost], e-škola Hrvatskog fizikalnog društva
*[http://www.hfd.hr/ljskola/2004/barisic.pdf Supravodljivost i suprafluidnost], Slaven Barišić
*[http://eskola.chem.pmf.hr/udzbenik/super/super_11.php3 Priprava supervodljivog oksida YBa2Cu3O7-d], e-škola Hrvatskog kemijskog društva

[[Kategorija:Fizika čvrstog stanja]]

Supravodljivost - Povijest promjena

WikiSysop: Zamjena teksta - '' u ''

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica