Supraleiter gegen perfekter Leiter
Supraleiter und perfekte Leiter sind zwei weit verbreitete Begriffe in der Elektronik. Diese beiden Phänomene werden normalerweise als eines missverstanden. In diesem Artikel wird versucht, das Missverständnis zu beseitigen, indem die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen einem Supraleiter und einem perfekten Leiter dargestellt werden.
Was ist ein perfekter Dirigent?
Die Leitfähigkeit eines Materials hängt direkt mit dem spezifischen Widerstand des Materials zusammen. Widerstand ist eine grundlegende Eigenschaft im Bereich Elektrizität und Elektronik. Der Widerstand in einer qualitativen Definition sagt uns, wie schwer es ist, elektrischen Strom zu fließen. Im quantitativen Sinne kann der Widerstand zwischen zwei Punkten als die Spannungsdifferenz definiert werden, die erforderlich ist, um einen Einheitsstrom über die definierten zwei Punkte zu führen. Der elektrische Widerstand ist die Umkehrung der elektrischen Leitung. Der Widerstand eines Objekts ist definiert als das Verhältnis der Spannung über dem Objekt zu dem durch es fließenden Strom. Der Widerstand in einem Leiter hängt von der Menge der freien Elektronen im Medium ab. Der Widerstand eines Halbleiters hängt hauptsächlich von der Anzahl der verwendeten Dotierungsatome ab (Verunreinigungskonzentration). Der Widerstand, den ein System gegen Wechselstrom zeigt, unterscheidet sich von dem gegen Gleichstrom. Daher wird der Begriff Impedanz eingeführt, um die Berechnung des Wechselstromwiderstands erheblich zu vereinfachen. Das Ohmsche Gesetz ist das einflussreichste Gesetz, wenn das Thema Widerstand diskutiert wird. Es besagt, dass für eine gegebene Temperatur das Spannungsverhältnis zwischen zwei Punkten zu dem durch diese Punkte fließenden Strom konstant ist. Diese Konstante ist als Widerstand zwischen diesen beiden Punkten bekannt. Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Ein perfekter Leiter ist ein Material mit einem Widerstand von Null unter allen Bedingungen. Ein perfekter Leiter benötigt keinen externen Faktor, um die perfekte Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Die perfekte Leitfähigkeit ist eine konzeptionelle Situation, die manchmal verwendet wird, um die Berechnungen und Konstruktionen zu vereinfachen, bei denen der spezifische Widerstand vernachlässigbar ist.
Was ist ein Supraleiter?
Die Supraleitung wurde 1911 von Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. Es ist das Phänomen, dass der spezifische Widerstand genau Null ist, wenn sich das Material unter einer bestimmten charakteristischen Temperatur befindet. Supraleitung kann nur bei bestimmten Materialien beobachtet werden. Wenn das Material supraleitend ist, kann theoretisch kein Magnetfeld im Material vorhanden sein. Dies kann durch den Meißner-Effekt beobachtet werden, bei dem Magnetfeldlinien vollständig aus dem Inneren des Materials ausgestoßen werden, wenn das Material in einen supraleitenden Zustand übergeht. Die Supraleitung ist ein quantenmechanisches Phänomen. Um den Zustand des Supraleiters zu erklären, sind Kenntnisse in der Quantenmechanik erforderlich. Die Schwellentemperatur eines Supraleiters ist als kritische Temperatur bekannt. Wenn die Temperatur des Materials verringert wird und die kritische Temperatur überschreitet, fällt der Widerstand des Materials abrupt auf Null ab. Die kritischen Temperaturen von Supraleitern liegen üblicherweise unter 10 Kelvin. Hochtemperatursupraleiter, die in jüngerer Zeit entdeckt wurden, können kritische Temperaturen von bis zu 130 Kelvin oder mehr aufweisen.
Was ist der Unterschied zwischen Supraleiter und perfektem Leiter?
• Supraleitung ist ein Phänomen, das im wirklichen Leben auftritt, während perfekte Leitfähigkeit eine Annahme ist, die getroffen wurde, um die Berechnungen zu vereinfachen.
• Perfekte Leiter können jede Temperatur haben, aber Supraleiter existieren nur unterhalb der kritischen Temperatur des Materials.
