Ejemplos de superconductores electricos

10 ejemplos de superconductores

La superconductividad es un fenómeno que se produce en ciertos materiales a temperaturas extremadamente bajas, caracterizado por una resistencia eléctrica exactamente nula y la exclusión del campo magnético interior (efecto Meissner).

La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida que se reduce la temperatura. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata, las impurezas y otros defectos imponen un límite inferior. Incluso cerca del cero absoluto, una muestra real de cobre muestra una resistencia distinta de cero. En cambio, la resistencia de un superconductor cae bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su «temperatura crítica». Una corriente eléctrica que fluye por un bucle de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de energía. Al igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la superconductividad es un fenómeno mecánico cuántico. No puede entenderse simplemente como la idealización de la «conductividad perfecta» de la física clásica.

La superconductividad se da en una gran variedad de materiales, incluidos elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores muy dopados. La superconductividad no se da en metales nobles como el oro y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.

Propiedades de los superconductores

Un imán levitando sobre un superconductor de alta temperatura, enfriado con nitrógeno líquido. En la superficie del superconductor fluye una corriente eléctrica persistente que excluye el campo magnético del imán (ley de inducción de Faraday). Esta corriente forma efectivamente un electroimán que repele al imán.

La superconductividad es un conjunto de propiedades físicas observadas en ciertos materiales en los que la resistencia eléctrica desaparece y los campos de flujo magnético son expulsados del material. Cualquier material que presente estas propiedades es un superconductor. A diferencia de un conductor metálico ordinario, cuya resistencia disminuye gradualmente a medida que se reduce su temperatura, incluso hasta casi el cero absoluto, un superconductor tiene una temperatura crítica característica por debajo de la cual la resistencia cae bruscamente a cero. Una corriente eléctrica a través de un bucle de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación[1][2][3][4].

El fenómeno de la superconductividad fue descubierto en 1911 por la física holandesa Heike Kamerlingh Onnes. Al igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la superconductividad es un fenómeno que sólo puede explicarse mediante la mecánica cuántica. Se caracteriza por el efecto Meissner, la expulsión completa de las líneas de campo magnético del interior del superconductor durante sus transiciones al estado superconductor. La aparición del efecto Meissner indica que la superconductividad no puede entenderse simplemente como la idealización de la conductividad perfecta en la física clásica.

Plomo

H. K. Onnes, Commun. Phys. Lab.12,120, (1911) El mercurio fue históricamente el primero en mostrar superconductividad, y es un ejemplo de superconductor de Tipo I. Su utilidad práctica está limitada por el hecho de que su campo magnético crítico es de sólo 0,019 T, por lo que la cantidad de corriente eléctrica que puede transportar también es limitada.

Bednorz y Muller, Z. Physik B64, 189, (1986) Este material cerámico fue el primero de una nueva clase de superconductores de alta temperatura. Se fabrica sustituyendo aleatoriamente algunos átomos de bario en la red de lantano-

Mercurio

estructura cristalina y los electrones más duros (las partículas con carga negativa del interior de los átomos que transportan las corrientes eléctricas) lo encontrarán para fluir. Por el contrario, si se enfría el oro, se reducen las vibraciones

Gráfico: La resistencia del oro está directamente relacionada con la temperatura: cuanto más se calienta, más resiste a la electricidad. A medida que nos acercamos al cero absoluto (0K), la resistencia cae casi a cero, lo que nos lleva a la idea de la superconductividad. Gráfico elaborado a partir de los datos citados en Resistivity of Gold,

Foto: Los materiales se convierten en superconductores enfriándolos a temperaturas extremadamente bajas. Incluso los llamados superconductores de «alta temperatura» funcionan a temperaturas muy bajas según los estándares normales. En esta foto, un motor eléctrico superconductor se enfría a unos -179°C (-290°F o 94K) con nitrógeno líquido. Imagen cedida por el Departamento de Energía de EE.UU. y el Laboratorio Nacional de Argonne.

Obra de arte: Los trenes tradicionales (arriba) circulan por raíles con ruedas; los trenes de maglev (abajo) flotan sobre los raíles en un campo magnético (rojo) producido con imanes superconductores. La tecnología maglev sería mucho más práctica si los superconductores funcionaran a temperaturas más altas.

Por admin

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