superconductor es
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Tema: Superconductores
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Curso: Materiales de Ingeniería
Profesor: Ing. Marco Carbajal
Alumnos: Meza Carbajal David Código: 10070205
Guerra Blancas Juan Código: 10070032
SUPERCONDUCTORES
La superconductividad es un fenómeno que presentan algunos conductores que no ofrecen resistencia al flujo de corriente eléctrica
Estos conductores son diamagnéticos perfectos donde μr≅0Este fenómeno sólo se manifiesta por debajo de una temperatura crítica Tc y un campo magnético crítico Bc, que dependen del material utilizado
El cuadro muestra la levitación de un imán sobre un superconductor, el efecto de Meissner
El Origen de la Superconductividad
En 1911, el físico holandés Kamerlingh-Onnes descubrió el fenómeno de la superconductividad.
Tuvo lugar cuando medía la resistencia eléctrica del mercurio puro en condiciones de bajas temperaturas.
Trataba de eliminar el “ruido térmico” en el movimiento de los electrones al interior de un conductor.
Halló que para temperaturas inferiores a 4,15 K, la resistencia eléctrica prácticamente era nula.
La resistividad depende de la temperatura.
Onnes investigaba la resistividad residual, que no es otra cosa que la resistividad extrapolada al cero absoluto, en el descubrimiento de la superconductividad.
Su pregunta de investigación fue: ¿qué tan pequeña puede ser la resistividad residual del mercurio?
La magnitud que caracteriza el paso de un conductor al estado de superconductor se denomina “temperatura crítica”.
La temperatura crítica es la temperatura a la que la resistividad cae a la mitad de su valor normal.
Efecto Magnético (Meissner)
El Efecto Meissner fue descubierto por Walther Meissner y Robert Ochsenfeld en 1933, y consiste en lo siguiente: si a un superconductor se le aplica un campo magnético, en el interior del superconductor el campo magnético se anula.Básicamente, los electrones modifican sus órbitas de modo que compensan el campo magnético externo; así, en el interior, el campo es nulo. Este hecho tiene que ver con que un superconductor, para que tenga la resistencia eléctrica nula, requiere necesariamente que el campo magnético en el interior sea cero.
Este efecto puede utilizarse para producir “levitación magnética”. Cuando se acerca un imán a un superconductor, el superconductor se convierte en un imán de polaridad contraria de modo que “sujeta” al otro imán sobre él. Así, el imán no puede acercarse ni alejarse: levita.
Efecto Meissner
CLASIFICACIÓN
Los superconductores se pueden clasificar en función de:
Su comportamiento físico:
Su temperatura crítica:
El material de que están hechos:
Por su comportamiento Físico
Según su comportamiento pueden ser de tipo I (que no permiten que penetre el campo magnético externo en ellos) o de tipo II (son superconductores imperfectos, referido a que en campo penetra a través de pequeñas canalizaciones).
Tipo 1
Tipo 2
Representación gráfica de los vórtices de Abrikosov
Más adelante se descubrió que la propiedad de superconductividad no era exclusiva del mercurio.
La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores fuertemente dopados.
La superconductividad no ocurre en metales nobles como el oro y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.
Temperatura crítica para diferentes sustancias por año de
descubrimiento
La Superconductividad en otros materiales
Superconductores de baja Tc
Mater. Tc (K)
Ta3Pb
17Sn 3.72 Hg 4.15 Pb 7.20 Al 1.19 Ta3Pb 17 V3Si 17.1 Nb3Al 18 Nb3Sn 18.1 Nb3Si 19 Nb3Ge 23.2
Aplicaciones Hoy en Día
Hoy en día sin embargo, la superconductividad se está aplicando a muy diversas áreas como por ejemplo:
MedicinaAplicaciones militaresTransporteProducción de energíaElectrónicaEntre otras
En la producción de señales en la producción de filtros de radiofrecuencia y microondas para telefonía móvil.
Producción de magnetómetros.
Aplicaciones
Aplicaciones
Construcción de aceleradores de partículas.
En dispositivos para la separación de pigmentos.
Aplicaciones Militares
Militarmente los superconductores también tienen importantes aplicaciones. SQUIDs con superconductores de alta temperatura se han usado para detectar submarinos y minas. Además, se han utilizado reducidos, en tamaño, motores para barcos navales. La más grande aplicación militar de los superconductores está en las "E-bombs", las cuales podrían crear u fuerte campo magnético con superconductores que generarían un pulso electromagnético de gran intensidad que deshabilitaría cualquier equipo eléctrico enemigo.
Aplicaciones electrónicas
En el area de computación tienen aplicaciones sorprendentes. Se pretende construir computadoras "petraflop", las cuales pueden realizar mil trillones de operaciones por segundo, mientras que la más avanzada tecnología en computadoras sólo puede realizar 12.3 trillones de operaciones por segundo. Para alcanzar estas veocidades, el tamaño del sistema sería del orden de alrededor de 50 nanometros y basados en el efecto Josephson, en vez del sistema de switch en microchips convencionales.
Transporte Público
El tren experimental "magneto-levitante" (maglev) MLX01 actualmente en etapa de pruebas en el Instituto de Investigaciones Tecnicas en Vias (Railway Technical Research Institute) de Japón, utiliza superconductores de baja temperatura que requieren helio líquido como refrigerante. Los superconductores de alta temperatura pueden utilizar nitrógeno líquido, el cual es más barato, más abundante, y más fácil de manejar
Cables en líneas de potencia
Pueden aumentar la capacidad de transmisión del conexionado convencional de 3 a 5 veces, sin requerir la excavación de nuevos conductos subterráneos
Bobinas en equipos de RMN
Diagnósticos por imágenes con Resonancia Magnética : Ya se usan en muchos centros de salud para obtener imágenes de tejidos blandos. El paciente se recuesta en una camilla que debe introducirse dentro del imán. La bobina superconductora produce campos magnéticos intensos y muy estables que determinan la calidad de las imágenes.
¡GRACIAS!