Suerconductividad

Superconductividad

La Superconductividad:
Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida de energía en determinadas condiciones. La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida que la temperatura se reduce.
Temperatura Crítica:
La temperatura crítica es latemperatura Tc a partir de la cual, si se sigue enfriando la sustancia, el material se vuelve superconductor; es decir, deja de tener resistencia eléctrica alguna.
En el caso de los superconductores de tipo II se pueden considerar dos temperaturas críticas: Tc1 y Tc2, tales que Tc1 < Tc2. La muestra se halla en estado superconductor cuando está a una temperatura T < Tc1, y en estado normalcuando su temperatura es T > Tc2. Si la temperatura está entre ambas temperaturas críticas, el material se encuentra en un estado intermedio (también conocido como estado mixto) en el que conviven electrones en estado superconductor y electrones en estado normal.
El Campo Magnético Crítico:
El campo magnético crítico, Bc, es el valor del campo magnético a partir del cual un superconductor queestá a una temperatura fija inferior a su temperatura crítica pasa al estado normal.
La aparición del superdiamagnetismo es debida a la capacidad del material de crear supercorrientes. Éstas son corrientes de electrones que no disipan energía, de manera que se pueden mantener eternamente sin obedecer el Efecto Joule de pérdida de energía por generación de calor. Las corrientes crean el intensocampo magnético necesario para sustentar el efecto Meissner. Estas mismas corrientes permiten transmitir energía sin gasto energético, lo que representa el efecto más espectacular de este tipo de materiales. Debido a que la cantidad de electrones superconductores es finita, la cantidad de corriente que puede soportar el material es limitada. Por tanto, existe una corriente crítica a partir de lacual el material deja de ser superconductor y comienza a disipar energía.
Superconductores de alta temperatura:
Debido a las bajas temperaturas que se necesitan para conseguir la superconductividad, los materiales más comunes se suelen enfriar con helio líquido (el nitrógeno líquido sólo es útil cuando se manejan superconductores de alta temperatura). El montaje necesario es complejo y costoso, sinembargo, en los años 80 se descubrieron los superconductores de alta temperatura, que muestran la transición de fase a temperaturas superiores a la transición líquido-vapor del nitrógeno líquido. Esto ha abaratado mucho los costos en el estudio de estos materiales y abierto la puerta a la existencia de materiales superconductores a temperatura ambiente, lo que supondría una revolución en laindustria del siglo XXI.
El efecto Meissner:
Consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un material superconductor por debajo de su temperatura crítica. El campo magnético se anula completamente en el interior del material superconductor y las líneas de campo magnético son expulsadas del interior del material, por lo que este se comporta como unmaterial diamagnético perfecto. La expulsión del campo magnético del material superconductor posibilita la formación de efectos curiosos, como la levitación de un imán sobre un material superconductor a baja temperatura.
El campo magnético distingue dos tipos de superconductores: los de tipo I, que no permiten en absoluto que penetre un campo magnético externo (implica la ruptura brusca del estado superconductorsi se supera la temperatura crítica), y los de tipo II, que son superconductores imperfectos, en el sentido en que el campo realmente penetra a través de pequeñas canalizaciones denominadas vórtices de Abrikosov, o .
Cuando a un superconductor de tipo II le aplicamos un campo magnético externo débil lo repele perfectamente. Si lo aumentamos, el sistema se vuelve inestable y prefiere...