Superconductividad Y Efecto Meissner
Páginas: 5 (1199 palabras)
Publicado: 20 de junio de 2012
Superconductividad
En los últimos años ha surgido en importante desarrollo de materiales con propiedades magnéticas interesantes, que pueden tener grandes aplicaciones. En la actualidad la búsqueda de estos nuevos materiales forma parte del pilares de investigación de muchos centros. Nos estamos refiriendo a los ferrofluidos y a los superconductores.
En este artículo nos centraremos en éstosúltimos.
Algunos materiales, que son conductores ordinarios a temperatura ambiente, pasan a ser superconductores al alcanzar una temperatura crítica Tc (que suele ser muy baja).
¿Que propiedades presentan estos materiales?
1- Resistencia eléctrica cero. Esta propiedad permite fabricar circuitos sin resistencia y por tanto sin disipación de energía por efecto Joule. Las bobinas realizadascon este material podrían, al hacer pasar intensidades muy altas, crear campos magnéticos muy intensos.
2. El material en el estado superconductor, expulsa el campo magnético de su interior.
El superconductor se comporta al revés que un material ferromagnético, es decir, repele el campo magnético. Se trata de un diamagnético perfecto.(Este fenómeno ya fue explicado en el artículosobre diamagnetismo). La fuerza puede ser tan elevada que puede soportar su propio peso.
En el siguiente esquema se muestran las lineas de campo magnético, y como éstas se desvían al llegar al superconductor, el conocido efecto Meissner.
Los materiales utilizados en el experimento son los materiales superconductores de alta temperatura, aunque tampoco es tan alta. Se trata de lo famosos YBa2Cu3O7, en generalYBaCuOs, que muestran su temperatura de transición sobre los 100 K (-173ºC).
Para enfriarlos se utilizará Nitrogeno líquido, la temperatura del cual es de 77 K (-195,2ºC). Se colocará un imán de Neodimio sobre el superconductor y éste milagrosamente levitará. Actualmente se han podido conseguir superconductores cerámicos mercurio-cupratos impregnados con Talio con estructura perovskita que puedenllegar a temperaturas críticas de 140K.
¿Por que ocurre este fenómeno?
Un comportamiento de este tipo, ya además a tan bajas temperaturas no dejó indiferentes a los físicos. Rápidamente aparecieron hipótesis sobre este fenómenos y en 1950 los norteamericanos John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer propusieron la teoría BCS (de la inicial de sus apellidos), y formularon la hipótesis de lospares de Cooper. Al parecer los electrones a tan baja temperatura, y debido a que el metal apenas se mueve, es capaz de repeler levemente los iones positivos y crear una zona de atracción para otros electrones. De esta manera otro electrón que circule en el mar de electrones puede verse atraído. La consecuencia final es que un electrón sigue completamente la trayectoria del otro. De esta maneraya no son ferminones (y por tanto no han de cumplir el principio de exclusión de Pauli)y se comportan como bosones y así compartir la misma energía mínima. Se trata de un fenómeno cuántico que permite que los electrones emparejados tengan menor energía que libres.
Mas info de como hacer lo del meissner aquí
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/meis.htmlhttp://radio-weblogs.com/0101365/2004/06/22.html
un video que sirve de ayuda
http://www.youtube.com/watch?v=0Dq2McFifyA
MAGLEV
(derivado de magnitud magnético Lev litación ), es un sistema de transporte que utiliza levitación magnética para suspender, orientar y propulsar vehículos de imanes en lugar de utilizar métodos mecánicos, tales como ruedas, ejes y cojinetes. Maglev transporte es un medio de volar unvehículo u objeto a lo largo de un carril-guía mediante el uso de imanes para crear tanto ascensor y empuje, sólo unos pocos centímetros por encima de la superficie carril. Vehículos de alta velocidad de levitación magnética se despegó de su carril y por lo tanto se afirma que se mueven más suave y silenciosa y requieren menos mantenimiento que las ruedas de transporte masivo de sistemas -...
En los últimos años ha surgido en importante desarrollo de materiales con propiedades magnéticas interesantes, que pueden tener grandes aplicaciones. En la actualidad la búsqueda de estos nuevos materiales forma parte del pilares de investigación de muchos centros. Nos estamos refiriendo a los ferrofluidos y a los superconductores.
En este artículo nos centraremos en éstosúltimos.
Algunos materiales, que son conductores ordinarios a temperatura ambiente, pasan a ser superconductores al alcanzar una temperatura crítica Tc (que suele ser muy baja).
¿Que propiedades presentan estos materiales?
1- Resistencia eléctrica cero. Esta propiedad permite fabricar circuitos sin resistencia y por tanto sin disipación de energía por efecto Joule. Las bobinas realizadascon este material podrían, al hacer pasar intensidades muy altas, crear campos magnéticos muy intensos.
2. El material en el estado superconductor, expulsa el campo magnético de su interior.
El superconductor se comporta al revés que un material ferromagnético, es decir, repele el campo magnético. Se trata de un diamagnético perfecto.(Este fenómeno ya fue explicado en el artículosobre diamagnetismo). La fuerza puede ser tan elevada que puede soportar su propio peso.
En el siguiente esquema se muestran las lineas de campo magnético, y como éstas se desvían al llegar al superconductor, el conocido efecto Meissner.
Los materiales utilizados en el experimento son los materiales superconductores de alta temperatura, aunque tampoco es tan alta. Se trata de lo famosos YBa2Cu3O7, en generalYBaCuOs, que muestran su temperatura de transición sobre los 100 K (-173ºC).
Para enfriarlos se utilizará Nitrogeno líquido, la temperatura del cual es de 77 K (-195,2ºC). Se colocará un imán de Neodimio sobre el superconductor y éste milagrosamente levitará. Actualmente se han podido conseguir superconductores cerámicos mercurio-cupratos impregnados con Talio con estructura perovskita que puedenllegar a temperaturas críticas de 140K.
¿Por que ocurre este fenómeno?
Un comportamiento de este tipo, ya además a tan bajas temperaturas no dejó indiferentes a los físicos. Rápidamente aparecieron hipótesis sobre este fenómenos y en 1950 los norteamericanos John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer propusieron la teoría BCS (de la inicial de sus apellidos), y formularon la hipótesis de lospares de Cooper. Al parecer los electrones a tan baja temperatura, y debido a que el metal apenas se mueve, es capaz de repeler levemente los iones positivos y crear una zona de atracción para otros electrones. De esta manera otro electrón que circule en el mar de electrones puede verse atraído. La consecuencia final es que un electrón sigue completamente la trayectoria del otro. De esta maneraya no son ferminones (y por tanto no han de cumplir el principio de exclusión de Pauli)y se comportan como bosones y así compartir la misma energía mínima. Se trata de un fenómeno cuántico que permite que los electrones emparejados tengan menor energía que libres.
Mas info de como hacer lo del meissner aquí
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/meis.htmlhttp://radio-weblogs.com/0101365/2004/06/22.html
un video que sirve de ayuda
http://www.youtube.com/watch?v=0Dq2McFifyA
MAGLEV
(derivado de magnitud magnético Lev litación ), es un sistema de transporte que utiliza levitación magnética para suspender, orientar y propulsar vehículos de imanes en lugar de utilizar métodos mecánicos, tales como ruedas, ejes y cojinetes. Maglev transporte es un medio de volar unvehículo u objeto a lo largo de un carril-guía mediante el uso de imanes para crear tanto ascensor y empuje, sólo unos pocos centímetros por encima de la superficie carril. Vehículos de alta velocidad de levitación magnética se despegó de su carril y por lo tanto se afirma que se mueven más suave y silenciosa y requieren menos mantenimiento que las ruedas de transporte masivo de sistemas -...
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