Superconducteur
Un supraconducteur est une substance qui conduit l'électricité sans résistance lorsqu'elle devient plus froide qu'une "température critique". À cette température, les électrons peuvent se déplacer librement à travers la matière. Les supraconducteurs sont différents des conducteurs ordinaires, même très bons. Les conducteurs ordinaires perdent lentement leur résistance lorsqu'ils refroidissent. En revanche, les supraconducteurs perdent leur résistance d'un seul coup. Ceci est un exemple de transition de phase. Les champs magnétiques élevés détruisent la supraconductivité et rétablissent l'état conducteur normal.
Normalement, un aimant déplacé par un conducteur produit des courants dans le conducteur par induction électromagnétique. Mais un supraconducteur repousse en fait les champs magnétiques entièrement en induisant des courants de surface. Au lieu de laisser passer le champ magnétique, le supraconducteur agit comme un aimant pointant dans la direction opposée, ce qui repousse l'aimant réel. C'est ce qu'on appelle l'effet Meissner, qui peut être démontré en faisant léviter un supraconducteur sur des aimants ou vice versa.
Un aimant en lévitation au-dessus d'un supraconducteur à haute température, refroidi à l'azote liquide. Un courant électrique persistant circule à la surface du supraconducteur. Cela exclut le champ magnétique de l'aimant (loi de Faraday sur l'induction). En effet, le courant forme un électro-aimant qui repousse l'aimant
Histoire des supraconducteurs
| 1911 | La supraconductivité découverte par Heike Kamerlingh Onnes |
| 1933 | l'effet Meissner découvert par Walter Meissner et Robert Ochsenfeld |
| 1957 | explication théorique de la supraconductivité avancée par John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer (théorie BCS) |
| 1962 | le tunnelage de paires de Cooper supraconductrices à travers la barrière isolante a prédit |
| 1986 | Un supraconducteur céramique a été découvert par Alex Müller et Georg Bednorz. Les céramiques sont normalement des isolants. C'est un composé de lanthane, de baryum, de cuivre et d'oxygène dont la température critique est de 30K. Il a ouvert les possibilités de nouveaux supraconducteurs. |
Demandes
- Dispositif supraconducteur à interférence quantique (SQUID)
- Accélérateurs de particules
- Les petits accélérateurs de particules dans le domaine de la santé
- La lévitation des trains
- Fusion nucléaire
- Scanner IRM
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un supraconducteur ?
R : Un supraconducteur est une substance qui conduit l'électricité sans résistance lorsqu'elle devient plus froide qu'une "température critique". À cette température, les électrons peuvent se déplacer librement dans le matériau.
Q : En quoi un supraconducteur diffère-t-il d'un conducteur ordinaire ?
R : Les conducteurs ordinaires perdent leur résistance (deviennent plus conducteurs) lentement lorsqu'ils se refroidissent. En revanche, les supraconducteurs perdent leur résistance en une seule fois. C'est un exemple de transition de phase.
Q : Quels sont quelques exemples de supraconducteurs ?
R : Les métaux mercure et plomb, les céramiques et les nanotubes de carbone organiques sont quelques exemples de supraconducteurs.
Q : Comment un aimant se déplaçant près d'un conducteur affecte-t-il ce dernier ?
R : Normalement, un aimant se déplaçant près d'un conducteur produit des courants dans le conducteur par induction électromagnétique. Mais un supraconducteur repousse en fait entièrement les champs magnétiques en induisant des courants de surface.
Q : Qu'est-ce que l'effet Meissner ?
R : L'effet Meissner se produit lorsqu'au lieu de laisser passer le champ magnétique, le supraconducteur agit comme un aimant pointant dans la direction opposée, ce qui repousse le véritable aimant. On peut le démontrer en faisant léviter un supraconducteur au-dessus d'un aimant ou vice versa.
Q : Un champ magnétique élevé détruit-il ou renforce-t-il la supraconductivité ?
R : Les champs magnétiques élevés détruisent la supraconductivité et rétablissent l'état conducteur normal.
