Hi, wer kann mir ein paar Fragen zu Supraleitern beantworten
Was hat es mit der Bildung der sogenannten Cooper Paare auf sich? Warum setzt augerechnet dann die Supraleitung ein?
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
Wo werden Supraleiter in der Praxis eingesetzt? (Forschungsarbeiten mal ausgeschlossen)
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?)
Aus was für Materialien bestehen eigentlich moderne Supraleiter?
Hi, wer kann mir ein paar Fragen zu Supraleitern beantworten
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.
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
Wo werden Supraleiter in der Praxis eingesetzt?
(Forschungsarbeiten mal ausgeschlossen)
Immer dann, wenn starke Magnetfelder erzeugt werden müssen.
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.
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
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 ?
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
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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
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