ES | EN | FR | PT | DE | RU (Русский)
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ inmesol
  • ГЛАВНАЯ
  • Выставки
  • Корпоративный
  • Продукт
  • Наука и технология
  • Ученые ..
  • Посетите наш веб-сайт

Сверхпроводимость в повседневной жизни

22 марта, 2013
by Inmesol
0 Comment
  • Большинство химических элементов приобретают свойства сверхпроводимости при достаточно низкой температуре
  • Сверхпроводимость позволяет проводить электрический ток без сопротивления и потери энергии
  • Поезда, которые парят над рельсами, магнитоэнцефалография высокой точности, а также создание менее объемных и более легких двигателей, генераторов и трансформаторов — вот лишь некоторые примеры применения явления сверхпроводимости в нашей жизни.

 

Сверхпроводники, разработанные в лабораториях ЦЕРН для передачи тока свыше 20 000 ампер.

Сверхпроводники, разработанные в лабораториях ЦЕРН для передачи тока свыше 20 000 ампер.

 

Немного истории

В начале XX века голландский физик Хейке Каммерлинг-Оннес со своими ассистентами занялись изучением свойств веществ при сверхнизких температурах, от -271 °C до -259 °C.  В 1911 году они обнаружили, что электрическое сопротивление ртути практически равно нулю (исчезает) при температуре около 4,2 К (-269 °C).Так было открыто явление сверхпроводимости. Вклад в исследования в этой области принес ученому Нобелевскую премию по физике в 1913 году.

 

Еще две Нобелевских премии ученым, внесшим вклад в дальнейшее развитие теории сверхпроводимости

В 1957 году Дж. Бардин, Л. Купер и Дж. Р. Шриффер объявили о создании новой теории, получившей название БКШ, которая впервые объяснила почти все свойства сверхпроводящих веществ, а ее создатели были удостоены Нобелевской премии по физике в 1972 году. Суть теории БКШ заключается в том, что в состоянии сверхпроводимости возникает притяжение между электронами, свободно проходящими между атомами кристаллической решетки, что приводит к образованию пар электронов (куперовских пар). Такие пары способны проводить ток без электрического сопротивления.

В 1986 году Г. Берднорц и К. А. Мюллер, работающие в лаборатории IBM в Швейцарии, открыли явление сверхпроводимости в керамических материалах при температурах, превышающих критический минимум. Полученные результаты стали революционным открытием: вскоре были обнаружены многочисленные вещества, приобретающие свойства сверхпроводимости при температурах выше точки кипения жидкого азота (-196 °C), что облегчает охлаждение и позволяет сократить затраты. Открытие принесло ученым Нобелевскую премию по физике в 1987 году. Это семейство веществ, получивших название высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), пробудило интерес со стороны прикладной технологии к практическому использованию явления сверхпроводимости.

 

Закон Джоуля и куперовские пары

При протекании электрического тока по проводу последний нагревается (об этом свидетельствует, например, покраснение спирали нагревателя или нити в лампочке накаливания). Это явление, получившее название эффекта Джоуля, вызвано электрическим сопротивлением и происходит вследствие столкновения движущихся электронов с атомами вещества. В сверхпроводниках, в свою очередь, электроны образуют пары (куперовские пары), которые перемещаются сквозь вещество (синхронизируя свое движение с колебаниями атомов) и проводят электроэнергию, не вызывая электрического сопротивления .

Другими словами:

  • когда сопротивляемость равна нулю, электрический ток может проходить через вещество без потери энергии, поскольку вещество отсутствует сопротивление электрическому току;
  • куперовские пары движутся внутри твердых веществ, не вызывая трения.

 

Эффект Мейснера

Сверхпроводники способны не только проводить электрическую энергию без образования сопротивления, но и вытесняют магнитное поле — это явление получило название эффект Мейснера.

 

Какое применение сверхпроводимость получает в повседневной жизни?

Производство и передача электричества с очень низкими энергетическими потерями

  • Использование кабелей из сверхпроводящих материалов в электросети позволяет передавать то же напряжение при меньших энергетических затратах, что благотворно влияет на окружающую среду.
  •  Создание намного более легких и менее объемных двигателей, генераторов и трансформаторов. Например, двигательные установки для кораблей и ветрогенераторов.

 

Создание огромного магнитного поля

  • Совершенствование оборудования для магнитно-резонансной терапии: через сверхпроводящие провода диаметром менее 1 мм проходит ток силой в сотни ампер без энергетических потерь, благодаря чему такие провода идеально подходят для использования в катушках, создающих высокоинтенсивное магнитное поле (свыше 2 тесл).

 

Система магнитов в детекторе ATLAS в лабораториях ЦЕРН имеет восемь сверхпроводящих магнитов огромного размера (серые трубы)

Система магнитов в детекторе ATLAS в лабораториях ЦЕРН имеет восемь сверхпроводящих магнитов огромного размера (серые трубы)

Путешествие в ЦЕРН (ATLAS) за 10 минут

  • Огромные магниты, используемые в работе ускорителей частиц, например Большого андронного коллайдера, находящегося в ЦЕРН (Европейском центре ядерных исследований).

 

Новые транспортные системы

Способность сверхпроводников создавать сильное магнитное поле позволяет использовать их в строительстве путей из постоянных магнитов, над которыми транспорт буквально левитирует. Речь прежде всего идет о поездах-маглевах (от англ. magnetic levitation — «магнитная левитация»), которые благодаря отсутствию трения с поверхностью рельсов способны развить скорость до 580 км/ч на участке между Токио и Осакой.  Предполагается, что первая пассажирская линия будет введена в эксплуатацию в 2025 году.

 

Поездка в поезде на магнитной подушке — Маглеве — со скоростью свыше 500 км/ч

Разработка новых электронных устройств

Высокочувствительные электронные устройства могут обнаруживать самые слабые магнитные поля и используются в приборах для высокоточных научных измерений. В частности, они могут обнаруживать магнитное поле, вызываемое взаимодействием нейронов головного мозга, что уже нашло свое применение в магнитоэнцефалографии.

 

Источники:

ICMA, Институт материаловедения Арагона (CSIC, Высший совет по научным исследованиям Испании — Университет Сарагосы)

CERN

Благодарность:

Благодарим руководителя группы по исследованию сверхпроводимости Института материаловедения Арагона Луиса Альберто Ангуреля за содействие при подготовке этой статьи.

Социальная доля

Оставить комментарий Отменить ответ

*
*

captcha *

Cледить

  • linkedin
  • Facebook

Бюллетень новостей:

подписываться Бюллетень новостей inmesol
скачать pdf Бюллетень новостей inmesol

Свежие записи

МНОЖЕСТВО различных применений всего для одной электрогенераторной установки
МНОЖЕСТВО различных применений всего для одной электрогенераторной установки
Ноя 03, 2020
ШЕСТЬ генераторов INMESOL доставлены одному из крупнейших производителей и поставщиков электрической и тепловой энергии в Европе
Апр 23, 2020
Компания INMESOL дополнила конструкцию электрогенераторных установок контроллерами DSE61XX последнего поколения
Сен 18, 2019

Рубрики

  • Выставки (9)
  • Корпоративный (133)
  • Наука и технология (71)
  • Продукт (14)
  • Ученые, которые изменили и изменят мир (8)

связаться

контакт inmesol

Меню

  • ГЛАВНАЯ
  • Выставки
  • Корпоративный
  • Продукт
  • Наука и технология
  • Ученые ..
  • Посетите наш веб-сайт

Свежие записи

  • МНОЖЕСТВО различных применений всего для одной электрогенераторной установки
  • ШЕСТЬ генераторов INMESOL доставлены одному из крупнейших производителей и поставщиков электрической и тепловой энергии в Европе
  • Компания INMESOL дополнила конструкцию электрогенераторных установок контроллерами DSE61XX последнего поколения
  • В компании INMESOL все готово для участия в следующем мероприятие — международной выставке MEE 2019, MIDDLE EAST ELECTRICITY в Дубае, ОБЪЕДИНЕННЫЕ АРАБСКИЕ ЭМИРАТЫ
  • Компания INMESOL получила знак отличия «ВЕДУЩАЯ КОМПАНИЯ»

Архивы

Copyright © Inmesol S.L.U. All rights reserved.