Supergeleider versus perfecte geleider
Supergeleiders en perfecte geleiders zijn twee veelgebruikte termen in de elektronica. Deze twee verschijnselen worden meestal verkeerd begrepen als één. Dit artikel zal proberen het misverstand weg te nemen door de overeenkomsten en verschillen tussen een supergeleider en een perfecte geleider te presenteren.
Wat is een perfecte dirigent?
Geleiding van een materiaal is direct verbonden met de soortelijke weerstand van het materiaal. Weerstand is een fundamentele eigenschap op het gebied van elektriciteit en elektronica. De weerstand in een kwalitatieve definitie vertelt ons hoe moeilijk het is voor een elektrische stroom om te vloeien. In kwantitatieve zin kan de weerstand tussen twee punten worden gedefinieerd als het spanningsverschil dat nodig is om een eenheidsstroom over de gedefinieerde twee punten te nemen. Elektrische weerstand is het omgekeerde van elektrische geleiding. De weerstand van een object wordt gedefinieerd als de verhouding van de spanning over het object tot de stroom die er doorheen vloeit. De weerstand in een geleider hangt af van de hoeveelheid vrije elektronen in het medium. De weerstand van een halfgeleider hangt grotendeels af van het aantal gebruikte doteringsatomen (onzuiverheidsconcentratie). De weerstand die een systeem vertoont tegen wisselstroom is anders dan tegen gelijkstroom. Daarom wordt de term impedantie geïntroduceerd om AC-weerstandsberekeningen veel gemakkelijker te maken. De wet van Ohm is de meest invloedrijke wet wanneer het onderwerp weerstand wordt besproken. Het stelt dat voor een bepaalde temperatuur de verhouding van de spanning over twee punten tot de stroom die door die punten gaat, constant is. Deze constante staat bekend als de weerstand tussen die twee punten. De weerstand wordt gemeten in Ohm. Een perfecte geleider is een materiaal dat onder alle omstandigheden geen weerstand heeft. Een perfecte geleider heeft geen externe factor nodig om de perfecte geleidbaarheid te behouden. De perfecte geleidbaarheid is een conceptuele situatie, die soms wordt gebruikt om de berekeningen en ontwerpen te vergemakkelijken waarbij de soortelijke weerstand verwaarloosbaar is.
Wat is een supergeleider?
Supergeleiding werd in 1911 ontdekt door Heike Kamerlingh Onnes. Het is het fenomeen dat de soortelijke weerstand precies nul is wanneer het materiaal zich onder een bepaalde karakteristieke temperatuur bevindt. Supergeleiding kan alleen in bepaalde materialen worden waargenomen. Theoretisch, als het materiaal supergeleidend is, kan er geen magnetisch veld in het materiaal aanwezig zijn. Dit kan worden waargenomen door het Meissner-effect, dat is de volledige uitwerping van magnetische veldlijnen vanuit het binnenste van het materiaal wanneer het materiaal overgaat naar een supergeleidende toestand. Supergeleiding is een kwantummechanisch fenomeen en om de toestand van supergeleiders te verklaren, is kennis in de kwantummechanica vereist. De drempeltemperatuur van een supergeleider staat bekend als de kritische temperatuur. Wanneer de temperatuur van het materiaal wordt verlaagd tot voorbij de kritische temperatuur, da alt de weerstand van het materiaal abrupt tot nul. De kritische temperaturen van supergeleiders liggen meestal onder de 10 Kelvin. Hoge temperatuur supergeleiders, die recenter zijn ontdekt, kunnen kritische temperaturen hebben van wel 130 Kelvin of meer.
Wat is het verschil tussen supergeleider en perfecte geleider?
• Supergeleiding is een fenomeen dat zich in het echte leven voordoet, terwijl perfecte geleidbaarheid een aanname is die gemaakt is om de berekeningen te vergemakkelijken.
• Perfecte geleiders kunnen elke temperatuur hebben, maar supergeleiders bestaan alleen onder de kritische temperatuur van het materiaal.
