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Supraleiter


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Ein Supraleiter ist ein Material das unterhalb einer Temperatur den elektrischen Strom verlustfrei leitet - d. h. mit elektrischem Widerstand null - und der bei Abkühlung Magnetfeld aus seinem Inneren verdrängt.

Inhaltsverzeichnis

Konventionelle Supraleitung

Supraleitung wurde 1911 zuerst bei Quecksilber bei Temperaturen nahe des absoluten Temperaturnullpunkts Fast alle metallischen Elemente und viele andere Materialien zeigen einer materialabhängigen Sprungtemperatur Supraleitung.

Die so genannte klassische Supraleitung wird eine Paarbildung von Elektronen ( Cooper-Paare ) im Supraleiter erzeugt. Bei der normalen Leitung entsteht der elektrische Widerstand durch Wechselwirkungen Elektronen mit Gitterfehlern des Kristallgitters und Gitterschwingungen. Durch die Kopplung der im Supraleiter zu Cooper-Paaren wird die Energieabgabe das Kristallgitter unterdrückt und so der widerstandslose Stromfluss ermöglicht.

Die vollständige Theorie zur Beschreibung der Supraleitung beruht auf quantenphysikalischen Effekten (Bardeen Cooper und Schrieffer Theorie Die beiden einzelnen Elektronen sind Fermionen die sich zu einem bosonischen Paar zusammenschließen und dabei einen makroskopischen einnehmen. (vgl. Superfluidität )

Hochtemperatursupraleitung

Die Hochtemperatursupraleitung ist ein relativ neues Keramische Materialien spezieller Zusammensetzung zeigen Supraleitung schon relativ hohen Temperaturen (bis zu 143 K -130 °C).

Bisher ist die Ursache der hohen Sprungtemperaturen nicht bekannt. Nach dem bisherigen Stand Theorie erscheint jedoch Supraleitung bei Zimmertemperatur (20 kaum möglich zu sein.

Eigenschaften supraleitender Materialien

Neben dem verschwindenden ohmschen Widerstand ist Meissner-Ochsenfeld-Effekt (Verdrängung von Magnetfeldlinien aus dem Supraleiter) Charakteristikum für Supraleitung.

Anwendungen

Aus supraleitenden Spulen hergestellte Elektromagnete werden genutzt um hohe Magnetfeldstärken herzustellen.

Der Josephson-Effekt wird ausgenutzt um schwache magnetische Felder einer supraleitenden Schleife zu messen.



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