Ein paar Fragen zur Supraleitung... | aus Forum Physik

Ein paar Fragen zur Supraleitung...

Von: , Frage gestellt am Mi, 5. Jul 2000

Hi, wer kann mir ein paar Fragen zu Supraleitern beantworten

1. Was hat es mit der Bildung der sogenannten Cooper Paare auf sich? Warum setzt augerechnet dann die Supraleitung ein?

2. Ist es richtig das bei einigen Metallen obwohl sie bei Raumtemperatur recht gute Leiter sind sich kein "Supraleiteffekt" einstellt egal wie sehr man Sie abkühlt?
Bsp. Cu; Al

3. Wo werden Supraleiter in der Praxis eingesetzt? (Forschungsarbeiten mal ausgeschlossen)

4. Welche Sprungtemperatur ist nach dem aktuellen Stand der Technik bei Supraleitern möglich? (In meinem Werkstoffkundebuch steht was von ca. -150 - -180 Grad Celsius; noch aktuell?)

5. Aus was für Materialien bestehen eigentlich moderne Supraleiter?

Tschau Incitatus

7 Antworten zu dieser Frage

Antwort von nach einer Stunde hilfreich

Re: Ein paar Fragen zur Supraleitung...

3. Wo werden Supraleiter in der Praxis eingesetzt?
(Forschungsarbeiten mal ausgeschlossen)
Das Magnetfeld von Kernspintomographen wird zum Beispiel mit Hilfe von Supraleitern erzeugt

Viele Grüße
Claudia

Antwort von nach 7 Tagen hilfreich

Re^2: Ein paar Fragen zur Supraleitung...: Einsatz

In den USA wird der Strom in einer Großstadt einige 100m per Superleiter-Kabel transportiert (Haupt-Verbindungsleitung) [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Antwort von nach 3 Stunden hilfreich

Re: Ein paar Fragen zur Supraleitung...

Hi, wer kann mir ein paar Fragen zu Supraleitern beantworten

1. Was hat es mit der Bildung der sogenannten Cooper Paare auf
sich? Warum setzt augerechnet dann die Supraleitung ein?
Cooper Paare sind der Kern der klassischen BCS-Theorie für Supraleiter 1er Oordnung. Supraleitung tritt demzufolge auf, weil sich Elektronen zu Cooperpaaren verbinden und sich diese, weil sie ganzzahligen Spin haben, nach der Bose-Einstein Statistik verhalten. Deren Eigenschaft ist, daß sich alle Teilchen - in diesem fall die Cooper Paare - bei tiefen Temperaturen im selben Zustand, respektive auf gleichem Energieniveau bewegen können.
2. Ist es richtig das bei einigen Metallen obwohl sie bei
Raumtemperatur recht gute Leiter sind sich kein
"Supraleiteffekt" einstellt egal wie sehr man Sie abkühlt?
Bsp. Cu; Al
Ja, gerade gute Normalleiter zeigen keine Supraleitung
3. Wo werden Supraleiter in der Praxis eingesetzt?
(Forschungsarbeiten mal ausgeschlossen)
Immer dann, wenn starke Magnetfelder erzeugt werden müssen.
4. Welche Sprungtemperatur ist nach dem aktuellen Stand der
Technik bei Supraleitern möglich? (In meinem
Werkstoffkundebuch steht was von ca. -150 - -180 Grad Celsius;
noch aktuell?)
Kommt ungefähr hin. Mein Studium ist aber auch 10 Jahre her.
5. Aus was für Materialien bestehen eigentlich moderne
Supraleiter?

Du meinst wahrscheinlich Supraleiter 2er Ordnung. dies sind Keramiken, bei denen typischerweise Ebenen mit Kupferoxiden gebildet werden. Der erste war YBaCuO

Max

Antwort von nach 17 Stunden hilfreich

Re^2: Ein paar Fragen zur Supraleitung...

Hallo Max!

Du schreibst: Cooper Paare sind der Kern der klassischen BCS-Theorie für
Supraleiter 1er Oordnung. Supraleitung tritt demzufolge auf,
weil sich Elektronen zu Cooperpaaren verbinden und sich diese,
weil sie ganzzahligen Spin haben, nach der Bose-Einstein
Statistik verhalten. Deren Eigenschaft ist, daß sich alle
Teilchen - in diesem fall die Cooper Paare - bei tiefen
Temperaturen im selben Zustand, respektive auf gleichem
Energieniveau bewegen können.
Kannst du mir nochmal in einfachen Worten anschaulich erklären, warum es DANN keinen Wiederstand mehr gibt ?

Sind die Cooper-Paare dann eigentlich ein (nicht 2) quantenmechanisches Objekt ?

Grüße
Jochen
- Antwort von nach einem Tag hilfreich
  
  Re^3: Ein paar Fragen zur Supraleitung...
  
  Hi Jochen
  
  Du hast es genau erfasst. Cooper Paare sind EIN Objekt, das von je 2 Elektronen gebildet wird. Nun hat jedes Elektron Spin +1/2 oder Spin -1/2. die Summe ist entweder -1, 0 oder +1, also geradzahlig.
  Für Quantenmechanische Teilchen mit geradzahligem Spin gilt die sogenannte Bose-Einstein Statistik. Siehe dazu den thread vor ein paar tagen. Die für die Supraleitung wichtigste Eigenschaft ist, daß sich ALLE Teilchen im gleichen Energiezustand befinden können. Insbesondere z.b. im niedrigsten. Du musst also sozusagen nur alle 10^23 Cooperpaare ein bischen anstoßen. Die Gesamtenergie ist 10^23 mal Höhe niedrigstes Enengieniveau. Mit normalen Elektronen würde das nicht funktionieren. Hier belegt das erste Elektron das niedrigste Niveau, das zweite das zweitniedrigste und so weiter, das 2*10^23 Elektron das 2*10^23 Energieniveau. Die Gesamtenergie ist VIEL höher. Dabei wäre der Strom offensichtlich der Selbe. Widerstand ist sozusagen das wehren der Ladungsträger gegen "angeschubst werden" und nun sollte klar sein daß sich Cooperpaare dagegen kaum, Elektronen dagegen sehr wehren.
  
  Max [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
  - Antwort von nach einem Tag hilfreich
    
    Re^4: Ein paar Fragen zur Supraleitung...
    
    Huhu !
    
    Soweit habe ich das jetzt verstanden. Aber heißt Du musst also sozusagen nur alle 10^23
    Cooperpaare ein bischen anstoßen. Die Gesamtenergie ist 10^23
    mal Höhe niedrigstes Enengieniveau.
    nicht, daß eben noch ein Wiederstand da ist, daß dieser nur sehr klein ist ?
    
    Jochen
    - Antwort von nach 4 Tagen hilfreich
      
      Re^5: Ein paar Fragen zur Supraleitung...
      
      Hi nochmal,
      
      das ist eben das Problem mit anschaulichen Erklärungen, sie sind nie ganz richtig. Widerstand wird ja nicht durch zugeführte Energie erzeugt, sondern entsteht durch Energiedissipation, also durch Verlustenergie. Diese Entsteht durch Wechselwirkung von Elektronen mit dem Kristallgitter. Und da ist es eben bei Supraleitern so, das bei den tiefen Temperaturen keine Wechselwirkung stattfindet.
      
      Max [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

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