Leden 2007. Téma: Elektrotechnologie; Materiály a komponenty pro elektrotechniku Hybridní automobil Toyota Prius. Aktuální informace z legislativy. Jak utrhnout lokomotivě pastorek. Správná volba napětí žárovky.
Bylo jasné, vznik supravodivosti při teplotách nad nevysvětlí ani samotná teorie BCS. roce 1911 ještě netušil, jev supravodivosti bude vysvětlen roku 1957. Tyto páry elektronů (tzv.téma Elektrotechnologie; Materiály komponenty pro elektrotechniku
Supravodivost perspektivní technologie blízké budoucnosti
Skutečnost, elektrický odpor kovů při jejich ochlazování klesá, byla známa již roce 1835 (M. Faraday).
26
ELEKTRO 1/2007
rges rges, 300 K
. zlata, mědi nebo stříbra, bylo zjištěno, jejich elektrický odpor ani při dalším ochlazování neklesne pod jistou mezní hodnotu. Teprve tehdy objevila první uspokojivá teorie supravodivosti, tzv. Kemerlingh-Onnes zajímal také zavedení supravodivosti praxe navrhl, aby nízké teploty využívaly zmrazování přechovávání potravin. století vytvořili tito fyzikové teorii supravodivosti založenou myšlence párů elektronů opačným spinem směrem pohybu. Nízkoteplotní supravodiče vykazují supravodivost pod teplotou 4,2 (teplota varu kapalného helia), vysokoteplotní jsou supravodivé při teplotách nad (teplota varu kapalného dusíku). Ještě větší význam však měla jeho myšlenka vyrábět supravodivých materiálů vinutí cívek ponořené kapalného helia používat pro buzení silných magnetických polí (až nad T). více než sedmdesáti letech, roce 1911, učinil při pokusech dosažení nejnižších teplot nizozemský fyzik Heike Kamerlingh-Onnes nový, tomto ohledu nečekaný objev: při ochlazení některých látek, zejména kovů, velmi nízkou konkrétní teplotu (kritickou teplotu supravodiče jejich elektrický odpor zcela zmizí. Zkoumání nového oboru vedlo dalším zásadním objevům mimořádným významem pro technickou praxi supratekutost, Josephsonův jev2), vysokoteplotní supravodivost atd.
LTS, HTS
Při ochlazování některých známých kovů, např. roce 2004 objevily první náznaky hlubšího pochopení mechanismu vysokoteplotní supravodivosti založeného experimentech posledních let. Cooperovy páry) chovají jako bosony mohou nízké teploty sdílet přesně stejnou deformaci krystalické mřížce (fonon). Kemerlingh-Onnes dosáhl své moderní laboratoři univerzitě nizozemském Leydenu při studiu elektrických magnetických jevů při velmi nízkých teplotách období 1908 1911 snížením tlaku heliových par teploty –268,9 °C. Jev byl nazván supravodivost látky touto vlastností nazývají supravodiče. tuto teorii obdrželi roce 1972 Nobelovu cenu fyziku. současné době supravodivé magnety skutečně používají nejen výzkumu (urychlovače, výzkum materiálů apod. Objev byl učiněn době, kdy již zdálo, věda elektřině magnetismu nemůže přinést žádná překvapení: Kamerlingh-Onnes objevil supravodivost rtuti ochlazené pomocí kapalného helia pouhých několik kelvinů absolutní nula –273,16 °C). Díky tomu chovají jako koherentní makroskopická kapalina. Dosáhnout velmi nízké teploty však neobyčejně obtížné roce 1835 dosáhl Faraday své laboratoři pomocí směsi oxidu uhličitého éterem vakuu teploty –110 °C. Podle hodnoty kritické teploty rozlišují nízkoteplotní (LTS low temperature superconductor) vysokoteplotní (HTS high temperature superconductor) supravodiče. teorie BCS1). Průběh proudu, napětí odporu supravodivého omezovače naměřené hodnoty, simulace zkratového proudu bez supravodivého omezovače supravodivým omezovačem
u r
0,6
0,8
1,0
bez omezovače 200 100 –100 –200 –300 omezovačem
0
10
20
30
40
50
Naopak jiné známé kovy, olovo (Pb), cín (Sn), nebo slitiny kovů (niob-titan), sloučeniny niob-cín, cín-germanium ad. jsou velmi dobrými supravodiči.
a) (A; 100 –0,2 300 poruchový proud (A) 0,2 0,4
Jak experimentálně, tak teoreticky dlouho zdála pro vznik supravodivosti nepřekročitelná teplota znamenalo chlazení látek kapalným heliem K), jehož příprava však relativně dosti drahá. let 20. padesát let později Polák Olszewski využitím vypařování tekutého dusíku vakuu posunul tuto hranici –225 °C. Kamerlingh-Onnesovy výzkumy let 1908 1911 otevřely novou oblast fyziky spojenou existencí makroskopických kvantových jevů roce 1913 obdržel Nobelovu cenu fyziku). roce 1986 však objevili Karl Allex Müller Johannes George Bednorz supravodivost keramických materiálů teplot vyšších než vzápětí následoval objev supravodičů teplot vyšších,
Obr. Supravodivost tak stala jednou nejperspektivnějších technologií budoucnosti.
teorie BCS John Bardeen, Leon Cooper Robert Schrieffer; počátkem 60. Navíc bylo, vzhledem levné přípravě kapalného dusíku, zřejmé, budoucna půjde technologický průlom srovnatelný objevem tranzistoru nebo laseru. Jev byl nazván vysokoteplotní supravodivost (HTS). Při energiích vyšších než prahová energie tento koherentní stav narušen teplotními excitacemi energii (Boltzmannova konstanta absolutní teplota).), ale též lékařství průmyslu.
1)
než teplota zkapalnění dusíku (77 K)
