##SLAJD
Czym właściwie jest nadprzewodnictwo ?????
Nadprzewodnictwo jest to zjawisko polegające na zaniku oporu elektrycznego obserwowane w niektórych metalach, ich stopach oraz w pewnych spiekach ceramicznych. Materiał, dla którego zachodzi zjawisko nadprzewodnictwa, nazywany jest nadprzewodnikiem.
##SLAJD
Zarys historyczny
Zjawisko nadprzewodnictwa zostało odkryte w 1911 r. przez holenderskiego fizyka Heike Kammerlingh Onnes'a w trakcie badań własności rtęci w temperaturze -269 st. C. W temp. 4, 2 K nieoczekiwanie opór elektryczny drutu wykonanego zestalonej rtęci po prostu zniknął. Prąd płynął bez strat energii.
##SLAJD
I co w związku z tym ???
Ustalono, że poniżej pewnych krytycznych wartości temperatury, natężenia pola magnetycznego i gęstości prądu półprzewodniki tracą całkowicie oporność elektryczną. Wewnątrz tego charakterystycznego obszaru materiał posiada oporność elektryczną właściwą równą zeru. W sąsiednim, przejściowym obszarze parametr ten szybko wzrasta w miarę zwiększania wspomnianych trzech wielkości. Na zewnątrz tego obszaru materiał zachowuje się jak zwykły przewodnik o oporności właściwej niezależnej od pola magnetycznego i gęstości prądu.
##SLAJD
Właściwości nadprzewodników
Zjawisko nadprzewodnictwa zaczęto praktycznie wykorzystywać na szerszą skalę dopiero po pięćdziesięciu latach od momentu jego odkrycia, gdy uzyskano stopy i związki nadprzewodzące o wysokich parametrach krytycznych.
Dzięki podstawowym właściwościom nadprzewodników (brak oporu elektrycznego, doskonały diamagnetyzm) ##SLAJD
unika się strat energetycznych (lub je zmniejsza) na ciepło Joule'a w urządzeniach elektrycznych oraz można znacznie zmniejszyć rozmiary tych urządzeń przy zachowaniu nominalnej mocy. Zastosowanie nadprzewodników pozwala również polepszyć o kilka rzędów czułość przyrządów pomiarowych, co jest nieosiągalne innymi metodami.
##SLAJD
Zastosowanie nadprzewodników niskotemperaturowych
Najszerzej wykorzystuje się nadprzewodniki w dziedzinie elektromagnesów. Stosując nadprzewodnikowe uzwojenia w solenoidach można uzyskać pola magnetyczne o indukcji do 17 T w objętości roboczej rzędu kilkudziesięciu lub nawet kilkuset cm3 lub pola 4 T w objętości rzędu kilku m3 (najlepsze elektromagnesy konwencjonalne wytwarzają pola do 6 T w przestrzeni do kilku cm3). Ponadto, elektromagnes z uzwojeniem nadprzewodzącym nie rozprasza mocy i jego eksploatacja jest tańsza niż elektromagnesu z uzwojeniem normalnym, zaś masa niższa nawet kilka tysięcy razy.
##SLAJD
Elektromagnesy o dużej jednorodności pola magnetycznego stanowią istotną część aparatury do rezonansu jądrowego. Z kolei, w mikroskopach elektronowych można stosować soczewki magnetyczne z uzwojeniem nadprzewodzącym, co pozwala na uzyskanie większej zdolności rozdzielczej.
Elektromagnesy nadprzewodnikowe są również używane do badań plazmy
Budowa wielkopojemnych pamięci superkomputerów
Budowa nowoczesnej aparatury analitycznej stosowanej w chemii i medycynie (aparaty do magnetycznego rezonansu jądrowego)
Nadprzewodniki wykorzystuje się do wytwarzania kabli linii przesyłowych wielkich mocy. Kable takie pozwalają na przesyłanie bez start prądu stałego lub przemiennego. Ze względu na koszt chłodzenia kabla,(rys.2) jego zastosowanie może być opłacalne przy przesyłaniu mocy co najmniej 100 MW. Jako nadprzewodnik stosuje się tu ołów, niob, a także przewiduje się użycie stopu Nb-Ti lub związku . Sprawność nadprzewodzących linii przesyłowych wynosi 99,5%.
##SLAJD
Nadprzewodniki wysokotemperaturowe
Od czasu wykrycia zjawiska nadprzewodnictwa fizycy i technolodzy dążyli do wytworzenia materiałów, które osiągałyby nieskończenie wielką przewodność elektryczną, w jak najwyższej temperaturze. Do niedawna znane były nadprzewodniki na bazie niobu, mające temperaturę TK zaledwie około 23 K. Na dodatek tego rodzaju materiały wymagają chłodzenia ciekłym helem, który jest trudno dostępny i drogi.\
##SLAJD
Zastosowanie
Czujniki słabych sygnałów
Bezstratne kable elektryczne
Elektromagnesy wszelkiego przeznaczenia
Do końca 1998 r. Siemens zakończy prace nad prototypem ponownie włączanego ogranicznika zwarciowego prądu. Jest to rodzaj bezpiecznika przeciążeniowego dla sieci energetycznych. Światową nowością będzie zastosowanie w tym prototypie nadprzewodników wysokotemperaturowych HTS w formie cienkich warstw na ceramicznych płytkach. Taki ogranicznik ma istotne ekonomiczne zalety. Prototyp jest zaprojektowany jako jednofazowy i obliczony na moc około 1 MW.
##SLAJD
Przyszłość nadprzewodników
Trwają prace nad uzyskaniem materiałów i technologii umożliwiających konstruowanie z nadprzewodników wysokotemperaturowych nadprzewodzących energetycznych linii przesyłowych, silników elektrycznych itp. Nadprzewodniki mogą znaleźć zastosowanie również w elektronice .
##SLAJD
Trwają intensywne prace (Japonia, USA, Niemcy) nad konstrukcją pociągów unoszonych magnetycznie (magnetoplanów). W podwoziu takiego pociągu umieszczone są elektromagnesy nadprzewodnikowe, których pole magnetyczne - przez indukowanie prądów wirowych - wzbudza pole magnetyczne w cewkach ułożonych wzdłuż torów (elektrony mogą unieść i zawiesić ciężki pociąg nawet 30 centymetrów nad torami). Siłą odpychania między tymi polami jest siłą unoszącą pojazd. Doświadczalny pociąg osiąga prędkość 500 km/h, przy masie własnej 35 t i obciążeniu 10 t.
Niob (Nb, łac. niobium) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa pochodzi od postaci z mitologii greckiej - Niobe córki Tantala. Uwaga! W anglosaskiej literaturze dot. metalurgii często spotykana jest nazwa Columbium z symbolem Cb.
Diamagnetyzm - zjawisko polegające na indukcji w ciele, znajdującym się w zewnętrznym polu magnetycznym pola przeciwnego, osłabiającego działanie zewnętrznego pola. Zjawiska odwrotne do diamagnetyzmu to paramagnetyzm. Diamagnetyzm występuje przeważnie w związkach chemicznych posiadających wiązania wielokrotne lub układ aromatyczny. Zewnętrzne pole indukuje w takim układzie prąd elektryczny, który powoduje powstanie pola magnetycznego, skierowanego przeciwnie do pola zewnętrznego.
Pierwiastki
Nb-niob
Ti-Tytan
Wzor na kelwina
Tk=T(c)+273,15