Supraleiter vs. perfekter Leiter
Supraleiter und perfekte Leiter sind zwei weit verbreitete Begriffe in der Elektronik. Diese beiden Phänomene werden normalerweise als eins missverstanden. Dieser Artikel versucht, das Missverständnis zu beseitigen, indem er die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen einem Supraleiter und einem perfekten Leiter aufzeigt.
Was ist ein perfekter Dirigent?
Die Leitfähigkeit eines Materials ist direkt mit dem spezifischen Widerstand des Materials verbunden. Widerstand ist eine grundlegende Eigenschaft im Bereich der Elektrizität und Elektronik. Der Widerstand in einer qualitativen Definition sagt uns, wie schwer es für einen elektrischen Strom ist 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 am Objekt zum durchfließenden Strom. Der Widerstand in einem Leiter hängt von der Menge freier Elektronen im Medium ab. Der Widerstand eines Halbleiters hängt hauptsächlich von der Anzahl der verwendeten Dotierungsatome (Fremdstoffkonzentration) ab. Der Widerstand eines Systems gegenüber Wechselstrom ist ein anderer als gegenüber Gleichstrom. Daher wird der Begriff Impedanz eingeführt, um die Wechselstromwiderstandsberechnungen viel einfacher zu machen. Das Ohmsche Gesetz ist das einflussreichste Gesetz, wenn es um das Thema Widerstand geht. Es besagt, dass bei einer gegebenen Temperatur das Verhältnis der Spannung an zwei Punkten zum Strom, der durch diese Punkte fließt, konstant ist. Diese Konstante ist als Widerstand zwischen diesen beiden Punkten bekannt. Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Ein perfekter Leiter ist ein Material, das unter allen Bedingungen keinen Widerstand hat. Ein perfekter Leiter benötigt keinen externen Faktor, um die perfekte Leitfähigkeit aufrechtzuerh alten. 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?
Supraleitung wurde 1911 von Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. Es ist das Phänomen, dass der spezifische Widerstand genau null ist, wenn das Material unter einer bestimmten charakteristischen Temperatur ist. Supraleitung kann nur in bestimmten Materialien beobachtet werden. Wenn das Material supraleitend ist, kann theoretisch kein Magnetfeld innerhalb des Materials vorhanden sein. Dies kann durch den Meissner-Effekt beobachtet werden, bei dem es sich um die vollständige Ausstoßung von Magnetfeldlinien aus dem Inneren des Materials handelt, wenn das Material in einen supraleitenden Zustand übergeht. Die Supraleitung ist ein quantenmechanisches Phänomen und um den Zustand des Supraleiters zu erklären, sind Kenntnisse in der Quantenmechanik erforderlich. Die Grenztemperatur eines Supraleiters wird als kritische Temperatur bezeichnet. Wenn die Temperatur des Materials verringert wird und die kritische Temperatur überschreitet, fällt der Widerstand des Materials abrupt auf Null. Die kritischen Temperaturen von Supraleitern liegen üblicherweise unter 10 Kelvin. Hochtemperatur-Supraleiter, die vor kurzem entdeckt wurden, können kritische Temperaturen von bis zu 130 Kelvin oder mehr haben.
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 gemacht wird, um die Berechnungen zu erleichtern.
• Perfekte Leiter können jede Temperatur haben, aber Supraleiter existieren nur unterhalb der kritischen Temperatur des Materials.
