Supravadītspēja

Supravadošā stāvoklī vērojama Meisnera parādība

Supravadītspēja ir strāvas vadīšana bez pretestības. Tā ir dažu tīru metālu vai to savienojumu elektriskās pretestības izzušana, vielas temperatūrai kļūstot zemākai par kritisko temperatūru.

Vēsture

Nīderlandiešu fiziķis Heike Kamerlings Oness, 1911. gadā pētot metālu pretestības ļoti zemās temperatūrās, ievēroja, ka 4,2 K temperatūrā dzīvsudraba pretestība ļoti strauji samazinās līdz nullei. Viņš šo parādību nosauca par supravadītspēju. Vēlāk noskaidrojās, ka supravadītspēja ir raksturīga ne tikai dzīvsudrabam. Tagad ir zināmi 26 metāli, kuri zemās temperatūrās pāriet supravadošā stāvoklī. Maksimālā no zināmajām pārejas (kritiskajām) temperatūrām ir niobijam (9,2 K), minimālā – volframam (0,012 K).

Sakausējumi

Tagad ir pazīstami daudzi sakausējumi, kas noteiktā kritiskā temperatūrā „zaudē” pretestību un pāriet supravadošā stāvoklī. No sakausējumiem augstākā kritiskā temperatūra novērota germānija niobātam Nb₃Ge. Šim savienojumam pārejas temperatūra ir 23,2 K. Notiekot pēkšņai pārejai supravadošā stāvoklī, vielas pretestība samazinās vismaz 10¹⁰ reizes. Tā kā nav metodes, pēc kuras varētu konstatēt tik mazas pretestības, tad var uzskatīt, ka supravadītāja pretestība ir vienāda ar nulli (strāva supravadošā kontūrā gadiem ilgi var plūst bez jebkādiem manāmiem zudumiem). Taču tas, ka supravadītājam temperatūrās, kuras zemākas par kritisko ($T<T_{k}$), izzūd elektriskā pretestība, nav vienīgais vērā ņemamais apstāklis. Supravadītājiem ir īpatnējas magnētiskās īpašības. Būtiskākā ir tā, ka viela supravadošā stāvoklī daļēji vai pilnīgi „izstumj” no sevis magnētisko lauku. Turklāt, ja supravadītājs atrodas ārējā magnētiskajā laukā, kritiskā temperatūra pazeminās. Ja magnētiskā lauka indukcija $B$ sasniedz noteiktu kritisko vērtību, supravadošais stāvoklis vispār nav iespējams. Divi apstākļi – zemās kritiskās temperatūras un tas, ka spēcīgs magnētiskais lauks (arī pašā supravadītājā plūstošās strāvas magnētiskais lauks) „sagrauj” supravadošo stāvokli, – ierobežo supravadītāju tehniskos lietojumus. Taču, neskatoties uz to, supravadošos materiālus lieto pietiekami plaši.

Lietojums

Tos izmanto spēcīgu magnētisko lauku radīšanai, izgatavojot solenoīdus ar supravadošiem tinumiem. Šādi elektromagnēti nepatērē enerģijas avota enerģiju, izņemot enerģiju, kas nepieciešama zemo temperatūru uzturēšanai. No supravadošiem kabeļiem izveido elektroenerģijas pārvades līnijas, supravadītājus lieto gultņos, izmantojot to īpašību „atstumt” magnētisko lauku, skaitļotāju atmiņas elementos, ļoti jutīgās mērierīcēs vāju magnētisko plūsmu mērīšanai un citās ierīcēs.

Tagad daudzas fizikas laboratorijas pēta iespēju iegūt materiālus, kuriem supravadošais stāvoklis būtu iespējams augstākās temperatūrās. Vēl nav noskaidrots, vai vispār var pastāvēt supravadošais stāvoklis, piemēram, istabas temperatūrā.

Skatīt arī

• Elektriskā pretestība