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Superconductores

Un llamado superconductor tiene una propiedad especial: su resistencia óhmica es cero. Es decir, los materiales superconductores pueden conducir una corriente eléctrica sin resistencia. Sin embargo, los superconductores tienen otra propiedad extremadamente interesante: son diamagnéticos. Un diámetro puede desplazar y debilitar un campo magnético. Las líneas de campo corren alrededor de un diamagneten. Ferromagnets y paramagnets hacen exactamente lo contrario: amplifican el campo magnético externo porque las líneas de campo pasan a través de ellos.

Superconductores en investigación

Los materiales superconductores han sido durante mucho tiempo un área importante e interesante de la física moderna. Esto no cambiará en el futuro inmediato: demasiado grande es el deseo de un superconductor de fácil fabricación. Ahí radica el punto de fricción: los superconductores actuales son difíciles de procesar y solo superconductores cuando están muy fríos. Como regla general, los superconductores se deben enfriar, por ejemplo, con helio líquido. Después de descubrir bastantes materiales que son superconductores a temperaturas tan bajas (<-100 ° C), hoy en día se están estudiando los superconductores de alta temperatura. El avance sería un material superconductor a temperatura ambiente (o superior).

Efectos fascinantes

Debido a que los superconductores tienen propiedades diamagnéticas perfectas, se pueden usar para experimentos extremadamente interesantes. Por ejemplo, un superconductor flota de manera estable en un campo magnético, aunque en realidad no es un imán. Si, por otro lado, quisieras levitar un imán en un campo magnético, se necesitaría mucho esfuerzo para mantenerlo estable.

Por qué un superconductor flota en el campo magnético

El diamagnetismo es la respuesta a la pregunta de cómo un superconductor puede flotar de manera estable en un campo magnético. Por cierto, el agua también es diamagnética, pero no flota (¿o sí?). Entonces, ¿cuál es la característica especial? Los Diamagnets no tienen imanes elementales o giros de electrones que se alineen con un campo magnético. Sin embargo, cuando se introduce un diámetro en un campo magnético externo, se produce un efecto de inducción. En el diamagneten se induce una corriente. Es esta corriente la que aplica un campo magnético opuesto al externo (palabra clave: regla de Lenz). Esto crea una fuerza que es ligeramente repelente. Ahora también podemos responder a la pregunta de si el agua flota: ¡Los experimentos han demostrado que, por ejemplo, una rana (criatura acuática) puede mantenerse suspendida con un imán extremadamente fuerte! En los superconductores, la fuerza de repulsión entre los dos campos magnéticos es muy fuerte, por lo que a menudo se los denomina diamagnéticos perfectos. Los imanes ya débiles ya pueden dejar flotar los superconductores.

Antecedentes físicos

La fuerza de una magnetización se puede describir con la permeabilidad magnética μ. Para eso, primero aclaramos las condiciones físicas básicas: Por lo tanto, hay una magnetización M en el campo magnético externoH0. Si este campo magnético se multiplica por la permeabilidad magnética, se obtiene todo el campo magnético H. Aquí la fórmula:

H = H0* μ(1)

Lo siguiente se aplica a la magnetización M:

M = H - H0(2)

Con (1) se cumple lo siguiente para la magnetización M:

M = μ * H0- H0= (μ - 1) * H0

Para las sustancias ferromagnéticas y paramagnéticas, la permeabilidad es mayor que 1. Para el hierro, está entre 1 y 2. Para los materiales diamagnéticos, la permeabilidad magnética es menor que 1: esto significa que el campo magnético no ingresa al superconductor. Otra idea es que la magnetización se dirige en contra del campo externo y de igual magnitud, por lo que en el superconductor se compensa el campo externo. Por lo tanto, un superconductor no tiene transmitancia de densidad de flujo magnético. Al contrario: el campo magnético está solo fuera del superconductor, porque la resistencia magnética del superconductor es infinitamente grande.