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helpx3
Anmeldungsdatum: 31.01.2011
Beiträge: 2
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 helpx3 Verfasst am: 31. Jan 2011 14:27 Titel: Supraleiter |
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hi,
ich hab ein ein paar fragen zum thema supraleiter.
1. wieviele verschiedene arten von supraleitern gibt es?
auf wikipedia steht das es 2 verschiedene arten gibt( http://de.wikipedia.org/wiki/Supraleiter ) aber auf einer referat seite ( http://www.schulnote.de/Supraleiter_...e_referat.html) ist von 3 die rede.
2. auf wikipedia findet man
Zitat:
Ein Supraleiter 1. Art wird normalleitend, wenn entweder das äußere Magnetfeld einen kritischen Wert Bc oder die Stromdichte durch den Supraleiter einen kritischen Wert Jc überschreitet.
ist der Bc bzw. Jc stoffabhängig?
3.
Zitat:
Bei Typ-I-Supraleitern wird die Supraleitung durch eine Paarbildung von Elektronen (Cooper-Paare) im Leiter erklärt.
ich habe gehört das eine keine theorie gibt die das phönomen beschreibt. ich weis zwar das 1972 der nobelpreis vergeben wurde für eine theorie, aber gilt die nur für supraleiter der ersten art? bzw ist die überhaupt gültig?( es gibt auch Die Londonschen Gleichungen, Ginsburg-Landau-Theorie und eben die BCS-Theorie) welche ist die richtige?
4. welcher supraleiter hat die höchste sprungtemperatur? ich habe nur Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxid gefunden (77k), gibts da was besseres?
5.
Zitat:
In einem Typ-I-Supraleiter ist das Magnetfeld null, wenn das angelegte Feld unter einem bestimmten kritischen Wert bleibt. Der Grund ist, dass das Feld, das durch induzierte Ströme auf der Oberfläche des Supraleiters entsteht, gleich groß wie das äußere Feld aber ihm entgegengesetzt ist. Oberhalb des kritischen äußeren Feldes liegt ein Normalleiter vor.
wenn ein magtnetisches feld entsteht das gegen das äußere feld wird, verdrängt es doch eben genau diese ströme im inneren des leiters, wieso dann einen normalleitenden zustand? (meine erste frage betrifft das selbe)
6.
Zitat:
Bei einem Typ-II-Supraleiter wird das Magnetfeld unterhalb des kritischen Magnetfeldes BC1 vollständig aus dem Supraleiter gedrängt. Oberhalb von BC1 dringt das Feld in den Supraleiter ein, aber die Supraleitung bleibt erhalten. Erst wenn das größere kritische Feld BC2 erreicht wird, verliert das Material seine supraleitende Eigenschaft und wird zu einem normalen Leiter.
das verstehe ich soweit, beim überschreiten des magnetfelds werden supraleitende bahnen gebildet. ist die supraleitende wirkung dann schwächer?
7.
Zitat:
Legt man eine Spannung an einen Supraleiter an, so zerstört dieses elektrische Feld ab einer bestimmten Stärke die Supraleitung.
wenn man einen supraleiter in betrieb nimmt entsteht doch eine spannung?! oder nicht?
ich hoffe das mir jmd die fragen beantworten kann (:
mfg |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 31. Jan 2011 22:01 Titel: Re: Supraleiter |
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| helpx3 hat Folgendes geschrieben: |
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1. wieviele verschiedene arten von supraleitern gibt es?
auf wikipedia steht das es 2 verschiedene arten gibt( http://de.wikipedia.org/wiki/Supraleiter ) aber auf einer referat seite ( http://www.schulnote.de/Supraleiter_...e_referat.html) ist von 3 die rede.
2. auf wikipedia findet man
Zitat:
Ein Supraleiter 1. Art wird normalleitend, wenn entweder das äußere Magnetfeld einen kritischen Wert Bc oder die Stromdichte durch den Supraleiter einen kritischen Wert Jc überschreitet.
ist der Bc bzw. Jc stoffabhängig?
Das kritische Feld ist (grob) nur vom reinen Stoff abhängig und eine Materialkonstante. Die kritische Stromdichte ist dann gegeben, wenn das durch den Strom selbst hervorgerufene Feld die kritische Feldstärke übersteigt (bei Typ II Supraleitern kommt aber noch ein zusätzlicher Effekt dazu...)
3.
Zitat:
Bei Typ-I-Supraleitern wird die Supraleitung durch eine Paarbildung von Elektronen (Cooper-Paare) im Leiter erklärt.
ich habe gehört das eine keine theorie gibt die das phönomen beschreibt. ich weis zwar das 1972 der nobelpreis vergeben wurde für eine theorie, aber gilt die nur für supraleiter der ersten art? bzw ist die überhaupt gültig?( es gibt auch Die Londonschen Gleichungen, Ginsburg-Landau-Theorie und eben die BCS-Theorie) welche ist die richtige?
Die BCS Theorie ist eine mikroskopische Beschreibung für den schwach koppelnden Grenzfall. Die London Gleichungen und auch die Ginzburg Landau Gleichungen sind empirischer Natur und erlauben die Vorhersage bestimmter Phänomene, ohne auf deren mikroskopische Ursache näher einzugehen. Die Weiterentwicklung der BCS Theorie ist u.A. die Theorie von Eliashberg (Eliashberg Gleichungen), die im Prinzip auch Typ II Supraleiter erfasst - hier wird es aber schon ziemlich komplex (quantenfeldtheoretische Methoden) und die Theorie ist nur was für Spezialisten, die sich jahrelang mit dem Thema befassen. Kleiner Trost: Warum ein Ding letztlich supraleitend wird, kann man damit aber auch nicht wirklich "verstehen".
4. welcher supraleiter hat die höchste sprungtemperatur? ich habe nur Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxid gefunden (77k), gibts da was besseres?
Ich denke man ist bei ca. 135K (Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127)
http://de.wikipedia.org/wiki/Hochtemperatursupraleiter
5.
Zitat:
In einem Typ-I-Supraleiter ist das Magnetfeld gleich null, wenn das angelegte Feld unter einem bestimmten kritischen Wert bleibt. Der Grund ist, dass das Feld, das durch induzierte Ströme auf der Oberfläche des Supraleiters entsteht, gleich groß wie das äußere Feld aber ihm entgegengesetzt ist. Oberhalb des kritischen äußeren Feldes liegt ein Normalleiter vor.
wenn ein magtnetisches feld entsteht das gegen das äußere feld wird, verdrängt es doch eben genau diese ströme im inneren des leiters, wieso dann einen normalleitenden zustand? (meine erste frage betrifft das selbe)
Die Induktion im Inneren ist Null, das Feld H nicht. der Zusammenhang wird durch die Magnetisierung hergestellt:
B = H + M
Wenn B=0 geilt, so wird M = -H.
Der Unterschied der spezifischen freien Enthalpie der supraleitenden Phase mit und ohne Magnetisierung ist aus der Thermodynamik bekannt:
 = G(0) + \int_0^H M(h) \dd h )
Da M mit steigendem H linear ansteigt, wächst auch die freie Energie. Irgendwann ist diese genauso groß wie die spezifische freie Energie des normalleitenden Zustands, und würde diese bei weiterer Vergrößerung des angelegten Feldes sogar überschreiten. Da ein thermodynamisches System immer den Zustand der minimalen freien Energie einnimmt, ist der normalleitende Zustand in diesem Fall energetisch günstiger (da kein Feld verdrängt werden muss). Anders ausgedrückt: Feldverdrängung erfordert Energie - ist diese zusätzliche Energie größer als die Differenz zum normalleitenden Zustand, so wird die Probe eben normalleitend.
6.
Zitat:
Bei einem Typ-II-Supraleiter wird das Magnetfeld unterhalb des kritischen Magnetfeldes BC1 vollständig aus dem Supraleiter gedrängt. Oberhalb von BC1 dringt das Feld in den Supraleiter ein, aber die Supraleitung bleibt erhalten. Erst wenn das größere kritische Feld BC2 erreicht wird, verliert das Material seine supraleitende Eigenschaft und wird zu einem normalen Leiter.
das verstehe ich soweit, beim überschreiten des magnetfelds werden supraleitende bahnen gebildet. ist die supraleitende wirkung dann schwächer?
Was verstehst du unter "schwächer". Aufgrund des Eindringens von Flußschläuchen nimmt die Magnetisierung ab Erreichen des unteren kritischen Feldes wieder ab. Trotzdem hat der Supraleiter noch Widerstand=0, da ja zwischen den Flußschläuchen noch genügend supraleitendes Material ist. Gerade technische Supraleiter (NbTi, Nb3Sn, ...) werden genau in diesem Bereich betrieben.
7.
Zitat:
Legt man eine Spannung an einen Supraleiter an, so zerstört dieses elektrische Feld ab einer bestimmten Stärke die Supraleitung.
wenn man einen supraleiter in betrieb nimmt entsteht doch eine spannung?! oder nicht?
Ich denke das ist Unsinn. Woher hast du das?
Man kann an einen SL keine "Spannung anlegen", da der Widerstand Null ist. Mann kann aber den Strom allmählich erhöhen, bis die kritische Stromstärke erreicht ist. Dann beginnen sich in einem Typ II SL die Flusslinien aufgrund der angreifenden Lorentzkraft zu bewegen, was wiederum zu Verlusten führt und einen Spannungsabfall zur Folge hat. Maßgeblich für die Stromtragefähigkeit ist die sog. Verankerungskraft ("pinning force") der Flusslinien im Kristall, die durch mikroskopisch kleine, meist normalleitende Einschlüsse ("Kristalldefekte") bestimmt wird. Übersteigt die Lorentzkraft die maximale Netto-Pinningkraft, so kommt es zur Loslösung der Flußlinien und zum Auftreten ohmschen Widerstands. Je "schmutziger" ein Typ II SL ist, destso höher ist daher seine Stromtragefähigkeit. Erst wenn der "Verschmutzungsgrad" die supraleitenden Grundeigenschaften zu schwächen beginnt, erreicht der kritische Strom sein mögliches Maximum, welches aber sehr hoch sein kann: 10,000 A/mm² sind ohne weiteres möglich.
ich hoffe das mir jmd die fragen beantworten kann (:
mfg |
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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helpx3
Anmeldungsdatum: 31.01.2011
Beiträge: 2
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| helpx3 Verfasst am: 01. Feb 2011 21:50 Titel: |
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Erstmals vielen Dank für die Antwort.
Was ich noch loswerden will, d as ganze ist für ein Referat auf einer Realschule 10. Klasse also wenn es zu "hoch" ist bzw dem nicht dem Niveau entsprechend dann kann man das auch gerne weglassen^^
Ich bin nicht so ganz in Physik bewandert und muss mir das mehrere male durchlesen um das zu verstehen^^.
Meine Fragen zu den Antworten:
1. | Zitat: | | Das kritische Feld ist (grob) nur vom reinen Stoff abhängig und eine Materialkonstante. Die kritische Stromdichte ist dann gegeben, wenn das durch den Strom selbst hervorgerufene Feld die kritische Feldstärke übersteigt (bei Typ II Supraleitern kommt aber noch ein zusätzlicher Effekt dazu...) |
Wenn ich einen Stoff habe der 100% Rein ist hat eine bessere Supraleitende wirkung als ein verunreinigter, oder? Ruft der Strom ein Magnetfeld hervor das "gegen" das andere Arbeitet und dann eben bei genügend Stärke den Supraleitenden Zustand aufhebt? Welcher Effekt ist das bei Supraleitern 2ter Art? - Das ganze ist für ein Referat auf einer Realschule 10. Klasse also wenn es zu "hoch" ist bzw dem nicht dem Niveau entsprechend dann kann man das auch gerne weglassen^^
2. | Zitat: | | Die BCS Theorie ist eine mikroskopische Theorie für den schwach koppelnden Grenzfall] |
Da verstehe ich den ganzen Satz nicht^^. Was genau ist ein "schwach gekoppelter Grenzfall"?
3. | Zitat: |
Die Induktion im Inneren ist Null, das Feld H nicht. der Zusammenhang wird durch die Magnetisierung hergestellt:
B = H + M
Wenn B=0 geilt, so wird M = -H.
Der Unterschied der spezifischen freien Enthalpie der supraleitenden Phase mit und ohne Magnetisierung ist aus der Thermodynamik bekannt:
Da M mit steigendem H linear ansteigt, wächst auch die freie Energie. Irgendwann ist diese genauso groß wie die spezifische freie Energie des normalleitenden Zustands, und würde diese bei weiterer Vergrößerung des angelegten Feldes sogar überschreiten. Da ein thermodynamisches System immer den Zustand der minimalen freien Energie einnimmt, ist der normalleitende Zustand in diesem Fall energetisch günstiger (da kein Feld verdrängt werden muss). Anders ausgedrückt: Feldverdrängung erfordert Energie - ist diese zusätzliche Energie größer als die Differenz zum normalleitenden Zustand, so wird die Probe eben normalleitend. |
Meine erste Frage dau ist, was ist M und was ist H? H ist vermutlich das äuere Magnetfeld, oder?
| Zitat: | | Irgendwann ist diese genauso groß wie die spezifische freie Energie des normalleitenden Zustands, und würde diese bei weiterer Vergrößerung des angelegten Feldes sogar überschreiten. |
Heist das das das irgendwann eine Art von "Streuung" so hoch wäre das sich der Supraleitende Zustand nichtmehr "lohen würde?
Ich hoffe meine Fragen sind nicht ganz doof^^. Wie schon gesagt ich bin nur 10. Klasse Realschule und ich hab mich zu dem Thema Zwecks schlechter Noten entschieden.
mfg |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 01. Feb 2011 22:57 Titel: |
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| helpx3 hat Folgendes geschrieben: | Erstmals vielen Dank für die Antwort.
Was ich noch loswerden will, d as ganze ist für ein Referat auf einer Realschule 10. Klasse also wenn es zu "hoch" ist bzw dem nicht dem Niveau entsprechend dann kann man das auch gerne weglassen^^
Ich bin nicht so ganz in Physik bewandert und muss mir das mehrere male durchlesen um das zu verstehen^^.
Meine Fragen zu den Antworten:
1. | Zitat: | | Das kritische Feld ist (grob) nur vom reinen Stoff abhängig und eine Materialkonstante. Die kritische Stromdichte ist dann gegeben, wenn das durch den Strom selbst hervorgerufene Feld die kritische Feldstärke übersteigt (bei Typ II Supraleitern kommt aber noch ein zusätzlicher Effekt dazu...) |
Wenn ich einen Stoff habe der 100% Rein ist hat eine bessere Supraleitende wirkung als ein verunreinigter, oder? Ruft der Strom ein Magnetfeld hervor das "gegen" das andere Arbeitet und dann eben bei genügend Stärke den Supraleitenden Zustand aufhebt? Welcher Effekt ist das bei Supraleitern 2ter Art?
Supraleiter sind bei Feldern über Hc1 (unteres kritisches Feld) in der Mischphase. Ab dieser Feldstärke dringen Flusslinien in das Material ein. Bei stärker werdendem Feld dringen mehr Flusslinien ein und diese rücken näher zusammen. Wenn sie sich dann bei H=Hc2 (oberes kritisches Feld) schließlich berühren, geht die Supraleitfähigkeit verloren und das Material wird normalleitend. Da bei den technischen Supraleitern Hc2 im Bereich von 10-20T liegt, wird die Stromtragefähigkeit weniger durch das Eigenfeld als durch die Flusslinienverankerung bestimmt. Bei vorgegebener Temperatur nimmt die kritische Stromdichte mit steigendem Feld ab, und wird bei Hc2 gleich Null.
- Das ganze ist für ein Referat auf einer Realschule 10. Klasse also wenn es zu "hoch" ist bzw dem nicht dem Niveau entsprechend dann kann man das auch gerne weglassen^^
2. | Zitat: | | Die BCS Theorie ist eine mikroskopische Theorie für den schwach koppelnden Grenzfall] |
Da verstehe ich den ganzen Satz nicht^^. Was genau ist ein "schwach gekoppelter Grenzfall"?
Das bedeutet, dass die Wechselwirkung der Phononen als schwach angenommen wird. Dadurch ergeben sich einfache Zusammenhänge.
Für praktische Anwendungen ist es aber meist völlig belanglos, ob man die mikroskopische Theorie beherrscht. Du solltest dich bei deinem Referat nicht auf die (komplizierten) Theorien beziehen - es gibt ja eine Menge anderer Aspekte. Diese Theorien sind alle sehr anspruchsvoll und nur mit fundiertem Wissen über Quantenmechanik zu verstehen.
3. | Zitat: |
Die Induktion im Inneren ist Null, das Feld H nicht. der Zusammenhang wird durch die Magnetisierung hergestellt:
B = H + M
Wenn B=0 geilt, so wird M = -H.
Der Unterschied der spezifischen freien Enthalpie der supraleitenden Phase mit und ohne Magnetisierung ist aus der Thermodynamik bekannt:
Da M mit steigendem H linear ansteigt, wächst auch die freie Energie. Irgendwann ist diese genauso groß wie die spezifische freie Energie des normalleitenden Zustands, und würde diese bei weiterer Vergrößerung des angelegten Feldes sogar überschreiten. Da ein thermodynamisches System immer den Zustand der minimalen freien Energie einnimmt, ist der normalleitende Zustand in diesem Fall energetisch günstiger (da kein Feld verdrängt werden muss). Anders ausgedrückt: Feldverdrängung erfordert Energie - ist diese zusätzliche Energie größer als die Differenz zum normalleitenden Zustand, so wird die Probe eben normalleitend. |
Meine erste Frage dau ist, was ist M und was ist H? H ist vermutlich das äuere Magnetfeld, oder?
Es gilt immer
Das schreibt man oft auch
wobei M die Magnetisierung bezeichnet.
| Zitat: | | Irgendwann ist diese genauso groß wie die spezifische freie Energie des normalleitenden Zustands, und würde diese bei weiterer Vergrößerung des angelegten Feldes sogar überschreiten. |
Heist das das das irgendwann eine Art von "Streuung" so hoch wäre das sich der Supraleitende Zustand nichtmehr "lohen würde?
Wenn Eis schmilzt, so geschieht dies deshalb, da die freie Enthalpie von Wasser für T>0°C kleiner ist als die von Eis. Thermodynamische Systeme wählen bei mehreren Möglichkeiten die energetisch günstigere. Genauso ist es beim Übergang Supraleiter-Normalleiter.
Ich hoffe meine Fragen sind nicht ganz doof^^. Wie schon gesagt ich bin nur 10. Klasse Realschule und ich hab mich zu dem Thema Zwecks schlechter Noten entschieden.
Ich empfehle dir, dich mehr auf Historie, Anwendungen, Materialien und den Stand der Technik zu konzentrieren.
mfg |
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