منو
 کاربر Online
611 کاربر online
تاریخچه ی: فیزیک ابررسانا

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:2
فیزیک ابر رسانا (Superconductor Physics)



مباحث علمی
ابر رسانایی
تاریخ ابر رسانایی
خواص الکترومغناطیسی ابر رسانا
رسانندگی کامل ابر رسانا
خواص دیامغناطسی ابر رسانا
طرد کامل شار مغناطیسی
معادلات لندن
جریان هدایتی
اثر مایسنر
نظریه لندن
فرضیه لندن
میدان مغناطیسی بحرانی
جریانهای بحرانی
فرضیه میکروسکوپی ابرسانا
محدودیتهای نظریه لندن


ابر رسانایی به ترکیب جالب خواص الکتریکی و مغناطیسی فلزات مشخصی که در درجات حرارت خیلی پایین در آنها بوجود می‌آید، اطلاق می‌شود.




ریشه لغوی

ابر رسانا به معنی فوق رسانا می‌باشد و در واقع می‌توان گفت که این واژه در مورد رسانایی فوقالعاده قوی بکار می‌رود و اجسامی را که دارای این خاصیت باشند، اجسام ابر رسانا گویند.

تاریخچه

اولین بار در سال 1908 وقتی که کمرلینگ اونز در دانشگاه لیون موفق به تولید هلیوم مایع گردید، دمایی که در آن اجسام به ابررسانا تبدیل می‌شوند، حاصل شد. چند سال قبل از او معلوم شده بود که مقاومت فلزات وقتی که دمای آنها به پایینتر از دمای اتاق برسد، کاهش پیدا می‌کند. اما معلوم نبود که اگر درجه حرارت تا حدود کلوین تنزل پیدا کند، مقاومت تا چه حد کاهش پیدا خواهد کرد.

اونز که با پلاتنیم کار می‌کرد متوجه شد که مقاومت نمونه وقتی که سرد می‌شود تا یک مقدار کم کاهش پیدا می‌کرد که این کاهش به درجه خلوص نمونه بستگی داشت. در آن زمان خالصترین فلز قابل دسترس جیوه بود. اونز دریافت که پایینتر از 4 درجه کلوین جیوه به یک حالت دیگری از خواص الکتریکی که کاملا با حالت شناخته شده قبلی متفاوت بود، رفته است و این حالت تازه حالت ابر رسانایی نام دارد.

بعدها کشف شد که ابر رسایی را می‌توان از بین برد ( یعنی می‌توان مقاومت الکتریکی را مجددا باز گردانید) و در نتیجه معلوم شد که اگر یک میدان مغناطیسی قوی به فلز اعمال شود، این فلز در حالت ابر رسانایی دارای خواص مغناطیسی بسیار متفاوتی با حالت درجه حرارتهای معمولی می‌باشد. تا کنون مشخص شده است که نصف عناصر فلزی و همچنین چندین آلیاژ در درجه حرارتهای پایین ابر رسانا می‌شوند.



تصویر




انواع ابر رسانا

  • ابر رسانای نوع اول: اغلب عناصری که ابر رسانا هستند ابر رسانایی از نوع اول را از خود نشان می‌دهند.

  • ابر رسانای نوع دوم: آلیاژها عموما ابر رسانای نوع دوم هستند.

    این دو نوع ابر رسانا چندین خاصیت مشابه دارند اما رفتار مغناطیسی بسیار متفاوتی از خود بروز می‌دهند. به واسطه این تفاوتها میتوان این دو نوع را از هم تشخیص داد.

دمای گذار به ابر رسانایی

دمایی که یک ابر رسانا در آن دما مقاومت خودش را از دست می‌دهد، دمای گذار یا دمای بحران ابر رسانا نامیده می‌شود. هر چند ناخالصیهای مغناطیسی دمای گذار TC را پایین می‌اورند، ولی در حالت کلی دمای گذار TC به مقادیر کم ناخالص زیاد حساس نیست. البته تحقیقات در درجات حرارت پایینتر ممکن است ابر رساناهای جدیدی را بشناساند، اما دلیل اساسی برای این که تمام فلزات حتی در صفر مطلق باید خاصیت ابر رسانایی از خود نشان دهند وجود ندارد. با وجود این باید توجه کرد که ابر رسانایی پدیده نادری نیست. حدودا نصف عناصر فلزی ، معلوم شده است ابر رسانا هستند و به علاوه تعداد زیادی از آلیاژها نیز ابر رسانا می‌باشند.

ممکن است یک آلیاژ حتی اگر از دو فلزی که هیچکدام خود نشان ابر رسانا نیستند تشکیل شده باشد، ابر رسانا باشد. ابر رسانایی ممکن است توسط هادیهایی که فلز به مفهوم عادی نیستند نیز نشان داده شود. برای مثال مخلوط نیمه هادی اکسیدهای با سیم و سرب و بیسموت یک ابر رسانا می‌باشد و همچنین پلمیر پلیسولنور نیتروژن شیمیایی NX در حدود 0.3 درجه کلوین ابر رسانا شده است.

مفهوم مقاومت صفر

مفهوم این که یک فلز ابر رسانا دارای هیچ نوع مقاومتی نیست، در حقیقت به این معنی است که موقعی که جریان از آن عبور کند ولتاژی در دو سر فلز مشاهده نمی‌شود و هیچگونه انرژی از عبور جریان تولید نمی‌شود. این مطلب البته در مورد جریان مستقیم با مقدار ثابت صحیح است. اگر جریان تغییر کند یک میدان الکتریکی تشکیل شده و تعدادی توان تلف می‌شود. برای دانستن دلیل این امر باید رفتار الکترونهای هدایت را در ابر رساناها مورد مطالعه قرار دهیم.



تصویر




رفتار مغناطیسی ویژه یک ابر رسانا

  • اثر مایسنر:
    در سال 1933 مایسنر و اوشن فلر دو دانشمند آلمانی توزیع شار مغناطیسی را در خارج از فلزات قلع و سرب که در یک میدان مغناطیسی تا دمای گذار سرد شد بود اندازه‌ گیری کردند. آنها دریافتند که نمونه‌های مورد آزمایش با وجودی که در میدان مغناطیسی سرد شده بودند در دمای گذارشان بطور آنی به یک دیا مغناطیس کامل تبدیل شده و منقار داخلی حذف می‌شود.

نفوذ پذیری و پذیرفتاری یک ابر رسانا

ابر رسانا یک دیا مغناطیس کامل است و دلیلش این است که شار مغناطیسی تولید شده توسط جریانهای سطحی در همه جا در داخل ، منقار میدان مغناطیسی اعمال شده خارجی را دقیقا خنثی می‌کند.

خاصیت منحصر به فرد ابر رسانا

ابر رساناها دو خاصیت منحصر بفرد از خود بروز می‌دهند. این در خاصیت همان رسانندگی کامل و خاصیت دیا مغناطیس کامل ابر رساناها می‌باشد. رسانندگی آنها ، همانطور که آزمایشهای اصلی اونس و آزمایشهای بعدی نشان دادند، اساسا بینهایت است. همچنین آنها شار مغناطیسی را بطور کامل طرد می‌کنند. به شرط اینکه میدان مغناطیسی در روی سطح ابر رسانا در هیچ جا از میدان بحرانی بیشتر نباشد. این خواص از این لحاظ که هیچکدام از دیگری نتیجه نمی‌شوند مستقل در یکدیگرند. ولی هر دو باید از نظریه‌های رضایت بخش ابر رسانایی نتیجه شوند، که می‌شوند.

مباحث مرتبط با عنوان





فیزیک ابرسانا (Superconductor Physics )

__فهرست فیزیک ابررسانا

مباحث علمی مباحث کاربردی و تجربی
ابررسانایی خاصیت ابررسانایی
تاریخ ابررسانایی پدیده ابر رسانایی
خواص الکترومغناطیسی ابررسانا اجسام ابر رسانا
رسانندگی کامل ابرسانا
خواص دیامغناطسی ابررسانا
طرد کامل شارمغناطیسی
معادلات لندن
جریان هدایتی
پدیده مایسنر
نظریه لندن
فرضیه لندن
میدان مغناطیسی بحرانی
جریانهای بحرانی
فرضیه میکروسکوپی ابرسانا
محدودیت‌های نظریه لندن








ریشه لغوی:


ابر رسانا به معنی فوق رسانا می‌باشد. و در واقع می‌توان گفت که این واژه در مورد رسانایی فوق العاده قوی به کار می‌رود و اجسامی را که دارای این خاصیت باشند، اجسام ابر رسانا گویند.

تعریف ابر رسانایی:


ابر رسانایی به ترکیب جالب خواص الکتریکی و مغناطیسی فلزات مشخصی که در درجات حرارت خیلی پایین در آنها بوجود می‌آید، اطلاق می‌شود.

تاریخچه:


اولین بار در سال 1908 وقتی که کمرلینگ اونز در دانشگاه لیون موفق به تولید هیلیوم مایع گردید، دمایی که در آن اجسام به ابررسانا تبدیل می‌شوند، حاصل شد. چند سال قبل از او معلوم شده بود که مقاومت فلزات وقتی‌که دمای آنها به پایینتر از دمای اتاق برسد، کاهش پیدا می‌کند. اما معلوم نبود که اگر درجه حرارت تا حدود کلوین تنزل پیدا کند مقاومت تا چه حد کاهش پیدا خواهد کرد.

اونز که با پلاتنیم کار می‌کرد متوجه شد که مقاومت نمونه وقتی که سرد می‌شود تا یک مقدار کم کاهش پیدا می‌کرد که این کاهش به درجه خلوص نمونه بستگی داشت. در آن زمان خالص‌ترین فلز قابل دسترسی جیوه بود. اونز دریافت که پایینتر از 4 درجه کلوین جیوه به یک حالت دیگری از خواص الکتریکی که کاملا با حالت شناخته شده قبلی متفاوت بود، رفته است و این حالت تازه حالت ابر رسانایی نام دارد.

بعدها کشف شد که ابر رسانایی را می توان از بین برد ( یعنی می توان مقاومت الکتریکی را مجددا باز گردانند ) و در نتیجه معلوم شد که اگر یک میدان مغناطیسی قوی به فلز اعمال شود، این فلز در حالت ابر رسانایی دارای خواص مغناطیسی بسیار متفاوتی با حالت درجه حرارتهای معمولی می‌باشد. تا کنون مشخص شده است که نصف عناصر فلزی و همچنین چندین آلیاژ در درجه حرارتهای پایین ابر رسانا می‌شوند.

انواع ابر رسانا:


  • ابر رسانای نوع اول:
    اغلب عناصری که ابر رسانا هستند ابر رسانایی از نوع اول را از خود نشان می‌دهند.

  • ابر رسانای دوم:
    آلیاژها عموما ابر رسانای نوع دوم هستند.

  • این دو نوع ابر رسانا چندین خاصیت مشابه دارند اما رفتار مغناطیسی بسیار متفاوتی از خود بروز می‌دهند. به واسطه این تفاوتها می توان این دو نوع را از هم تشخیص داد.

دمای گذار به ابر رسانایی:


دمایی که یک ابر رسانا در آن دما مقاومت خودش را از دست می‌دهد، دمای گذار یا دمای بحرانی ابر رسانا نامیده میشود. هر چند نا خالصیهای مغناطیسی دمای گذار TC را پایین می‌اورند ولی در حالت کلی دمای گذار TC به مقادیر کم ناخالص زیاد حساس نیست. البته تحقیقات در درجات حرارت پایین‌تر ممکن است ابر رساناهای جدیدی را بشناساند اما دلیل اساسی برای این که تمام فلزات حتی در صفر مطلق باید خاصیت ابررسانایی از خود نشان دهند، وجود ندارد.

با وجود این باید توجه کرد که ابر رسانایی پدیده نادری نیست. حدودا نصف عناصر فلزی، معلوم شده است ابر رسانا هستند و به علاوه تعداد زیادی از آلیاژها نیز ابر رسانا می‌باشند. ممکن است یک آلیاژ حتی اگر از دو فلزی که هیچکدام خود نشان ابر رسانا نیستند تشکیل شده باشد، ابر رسانا باشد. ابر رسانایی ممکن است توسط ‌هادیهایی که فلز به مفهوم عادی نیستند نیز نشان داده شود. برای مثال مخلوط نیمه هادی اکسیدهای با سیم و سرب و بیسموت یک ابر رسانا می‌باشد و همچنین پلمیر پلیسولنور نیتروژن شیمیایی NX در حدود 0.3 درجه کلوین ابر رسانا شده است.

مفهوم مقاومت صفر:


مفهوم این که یک فلز ابر رسانا دارای هیچ نوع مقاومتی نیست در حقیقت به این معنی است که موقعی که جریان از آن عبور کند ولتاژی در دو سر فلز مشاهده نمی‌شود و هیچ گونه انرژی از عبور جریان تولید نمی‌شود.

این مطلب البته در مورد جریان الکتریکی مستقیم با مقدار ثابت صحیح است. اگر جریان تغییر کند یک میدان الکتریکی تشکیل شده و تعدادی توان تلف می‌شود. برای دانستن دلیل این امر باید رفتار الکترونهای هدایت را در ابر رساناها مورد مطالعه قرار دهیم.

رفتار مغناطیسی ویژه یک ابر رسانا:


  • اثر مایسنر:
در سال 1933 مایسنر و اوشن فلر دو دانشمند آلمانی توزیع شار مغناطیسی را در خارج از فلزات قلع و سرب که در یک میدان مغناطیسی تا دمای گذار سرد شد بود اندازه‌گیری کردند. آنها دریافتند که نمونه‌های مورد آزمایش با وجودی که در میدان مغناطیسی سرد شده بودند در دمای گذارشان بطور آنی به یک دیا مغناطیس کامل تبدیل شده و مقاومت داخلی حذف می‌شود.

نفوذ پذیری و پذیرفتاری یک ابر رسانا:


ابر رسانا یک دیا مغناطیس کامل است و دلیلش این است که شار مغناطیسی تولید شده توسط جریانهای سطحی در همه جا در داخل، مقاومت میدان مغناطیسی اعمال شده خارجی را دقیقا خنثی می کند.

خاصیت منحصر به فرد ابر رسانا:


ابر رساناها دو خاصیت منحصر بفرد از خود بروز می‌دهند. این در خاصیت همان رسانندگی کامل و خاصیت دیا مغناطیس کامل ابر رساناها می‌باشد. رسانندگی آنها، همانطور که آزمایشهای اصلی اونس و آزمایشهای بعدی نشان دادند، اساسا بینهایت است.

همچنین آنها شار مغناطیسی را بطور کامل طرد می‌کنند. به شرط اینکه میدان مغناطیسی در روی سطح ابر رسانا در هیچ جا از میدان بحرانی بیشتر نباشد. این خواص از این لحاظ که هیچکدام از دیگری نتیجه نمی‌شوند مستقل در یکدیگرند. ولی هر دو باید از نظریه‌های رضایتبخش ابر رسانایی نتیجه شوند، که می‌شوند.


تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 29 مهر 1385 [05:40 ]   4   مجید آقاپور      جاری 
 یکشنبه 08 آذر 1383 [06:35 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 شنبه 02 آبان 1383 [16:51 ]   1   10.1.1.9      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..