Разница между сверхпроводником и идеальным проводником

Сверхпроводник против идеального проводника

Сверхпроводники и идеальные проводники - два широко используемых термина в электронике. Эти два явления обычно неправильно понимаются как одно. Эта статья попытается устранить недоразумение, представив сходства и различия между сверхпроводником и идеальным проводником.

Что такое идеальный проводник?

Проводимость материала напрямую связана с удельным сопротивлением материала. Сопротивление является фундаментальным свойством в области электричества и электроники. Сопротивление в качественном определении говорит нам, насколько трудно протекать электрическому току. В количественном смысле сопротивление между двумя точками может быть определено как разность напряжений, которая требуется для прохождения единичного тока через определенные две точки. Электрическое сопротивление является инверсией электрической проводимости. Сопротивление объекта определяется как отношение напряжения на объекте к току, протекающему через него. Сопротивление в проводнике зависит от количества свободных электронов в среде. Сопротивление полупроводника в основном зависит от количества используемых легирующих атомов (концентрация примесей). Сопротивление, которое система показывает переменному току, отличается от сопротивления постоянному току. Поэтому термин импеданс вводится для того, чтобы сделать расчеты сопротивления переменного тока намного проще. Закон Ома является единственным наиболее влиятельным законом, когда обсуждается тема сопротивления. В нем говорится, что для данной температуры отношение напряжения в двух точках к току, проходящему через эти точки, является постоянным. Эта константа называется сопротивлением между этими двумя точками. Сопротивление измеряется в Омах. Идеальный проводник - это материал, имеющий нулевое сопротивление при любых условиях. Идеальный проводник не требует каких-либо внешних факторов для поддержания идеальной проводимости. Идеальная проводимость - это концептуальная ситуация, которая иногда используется для облегчения расчетов и проектирования, где удельное сопротивление незначительно.

Что такое сверхпроводник?

Сверхпроводимость была открыта Хайке Камерлинг-Оннесом в 1911 году. Это явление, при котором удельное сопротивление равно нулю, когда материал находится под определенной характеристической температурой. Сверхпроводимость может наблюдаться только в определенных материалах. Теоретически, если материал является сверхпроводящим, магнитное поле не может присутствовать внутри материала. Это можно наблюдать по эффекту Мейснера, который представляет собой полный выброс линий магнитного поля изнутри материала, когда материал переходит в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводимость - это квантово-механическое явление, и для объяснения состояния сверхпроводника требуются знания в области квантовой механики. Пороговая температура сверхпроводника известна как критическая температура. Когда температура материала снижается, минуя критическую температуру, сопротивление материала резко падает до нуля. Критические температуры сверхпроводников обычно ниже 10 Кельвин. Высокотемпературные сверхпроводники, которые были обнаружены совсем недавно, могут иметь критические температуры до 130 Кельвин или более.