Staň sa študentom FMFI UK v Bratislave

Prvé a doteraz hlavné využitie supravodi- čov je v cievkach na tvorbu silných mag- netických polí. Za pomoci nich sa vyrábajú omnoho menšie a efektívnejšie supravodivé magnety S nasadením supravodivých magnetov sa môžme stretnúť v medicíne pri magnetickej rezonancii mozku. Merajú sa nimi aj veľmi slabé magnetické polia. Vo vesmírnej techni- ke slúžia na stabilizáciu polôh družíc. Supravodiče sa už využívajú aj ako prúdové poistky v elektrárňach, či ako vyso- koprúdové transformátory. Ich použitie by malo veľmi veľký dopad v prípade použitia pri prenose elektrickej energie supravodivým vedením. Straty energie u vysokonapäťového vedenia sú stále veľmi vysoké. Prvý 50 metrový rozvod elek- trickej energie použitím vysokoteplotných supravodičov už bol testovaný. Jedno z najväčších využití levitácie nájdeme pri známych rýchlovlakoch typu Maglev (MAGnetic LEVitation). Vznášanie vlaku nad koľajami vo výške asi 1,2 cm je zaistené odpudivou alebo príťažlivou silou elektromagnetov nachádza- júcich sa v koľajisku a v podvozku vlaku. Niektorí výrobcovia používajú klasické elektromagnety (Transrapid, Nemecko), iní zvolili elektromagnety so supravodivými cievkami (Maglev, Japonsko). Príklady použita SUPRAVODIČOV V rokoch 1986-1987 nastal vo vývoji supravodičov kvalitatívny skok objavením tzv. vysokoteplotných supravodičov. Podarilo sa nájsť látky, u ktorých kritická teplota je takmer 120 K. Zároveň sa objavilo, že supravodivosť môže existovať aj u oxidov kera- mickej povahy, ktoré sú inak izolantmi. To umožnilo chladenie skvapalneným héliom nahradiť lacnejším a dostupnejším kvapalným dusíkom. Otvoril sa priestor pre prvé priemyselné nasadenie supravodičov. Aj keď je teplota vysokoteplotnej supravodivosti (cca od -153 °C) je pre supravodiče naozaj vysoká, pre bežné využitie v praxi je stále veľmi nízka. A tak je táto technológia pre širšie komerčné využitie zatiaľ dosť nepraktická a kvôli chladeniu aj energetický náročná. To sú dôvody pre skúmanie nových materiálov a prácu na nových typoch supravodičoch, ktoré by mali supravodivé vlastnosti už pri bežných vonkajších teplotách. Teóriu popisujúcu supravodivosť vytvorili J.Bardeen, L.Cooper a J.R.Schrieffer, preto sa nazýva aj podľa ich mien BCS teória. V roku 1972 za ňu získali Nobelovu cenu za fyziku. BCS teória hovorí, že v dôsledku interakcie medzi elektrónmi a kmitmi kryštálovej mriežky (tiež volané fonóny) môže dôjsť k spárovaniu dvoch elektrónov. Jeden elektrón pri pohybe kryštálovou mriežkou vytvára v nej oblasti, ktoré samy priťahujú druhý elektrón a odpor sa teda znižuje. Oba elektróny nazývame Cooperovský pár. Podsta- tou supravodivosti je, že všetky Cooperovské páry v supravodiči sa správajú vzájomne závislo, kohe- rentne. Pokiaľ v normálnom stave pri vysokej teplote sú zrážky elektrónov s mriežkou (či fonónmi) chaotické, v supravodiči sú to len interakcie bez strát energie a tieto sú vzájomne podmienené a viazané. A keďže je odstránená prekážka toku elektrónov, odpor klesá na nulu. Supravodiče sú pod kritickou teplotou Tc nielen bez odporu, ale sa stávajú aj ideálnymi diamagne- tikami. Diamagnetiká sú látky, ktoré reagujú na vonkajšie magnetické pole tak, že ho vo svojom vnútri zoslabujú. Vonkajším poľom B sa v nich vytvárajú akokeby magnetické dipóly orientova- né proti vonkajšiemu poľu. Diamag- netiká sa správajú rovnako, ako keď sa snažíme spojiť dva magnety rovnakými pólmi k sebe. Supravodiče svoje vlastnosti strácajú a vracajú sa do normálneho stavu nielen zvyšovaním teploty T, ale aj naložením vysokého magnetického poľa, ktoré „pretlačí“ ich diamagne- tizmus (B > Bc). Diamagnetizmus SUPRAVODIČOV OBJAV Ak je magnet so svojim vlastným magnetickým poľom nad supravodičom, indukuje v ňom elektrický prúd, ktorý vytvára k nemu opačné magnetické pole. Indukovaná odpudivá sila diamagetického supravodiča dokáže elimino- vať gravitačnú silu magnetu a ten sa bude vznášať nad supravodičom. Hovorí- me o levitácii magnetu nad supravodičom. Podstatnou sa následne stáva otázka stranového vyváženia, alebo že magnet nad supravodičom neskĺzne do strany. Stabilitu magnetu nad supravo- dičom dokážeme vysvetliť Faradayovým zákonom: Vychýlenie magnetu do niektorej strany mení magnetické pole a tým indukuje dodatočné vírivé prúdy v supravodiči. A to práve v miestach v smere jeho pohybu. Tieto vytvoria dodatočné magnetické pole, ktoré následne mag- net odpudí späť na pôvodné miesto. Magnet je uväznený v svojej pôvodnej polohe. Supravodiče a LEVITÁCIA