Ergänzungen zu Kapitel 7: Supraleitung

Physikprotokoll 15.02.16
Lena Gras
Ergänzungen zu Kapitel 7: Supraleitung
7.2 Die Entdeckung
Abbildung 7.1 zeigt, wie der Widerstand ab einer bestimmten Temperatur sprunghaft
abnimmt, bis er unmessbar klein ist (max. 105 Ω). Wenn die Temperatur weiter sinkt,
bleibt der Widerstand bei diesem geringen Wert.
7.3 Ein paar Fakten
- Es gibt auch organische Supraleiter z.B. Kohlenstoffnanoröhren.
- Supraleitend kann, neben fest, flüssig und gasförmig als vierter Aggregatszustand
angesehen werden.
7.4 Supraleiter 1. Art
- Bei einem Supraleiter 1. Art können Magnetfeld und Supraleitung gleichzeitig
bestehen, solange das äußere Magnetfeld nicht zu stark wird.
- Damit der supraleitende Zustand eintritt und damit die Verdrängung des
Magnetfelds muss keine äußere Spannung angelegt werden.
7.5 Supraleiter 2. Art
- Bei einem Supraleiter 2. Art können sich elektrische Ladungen nur außerhalb der
Flussschläuche widerstandslos bewegen. Durch die Flussschläuche werden sie
etwas gebremst, aber dieser Widerstand ist sehr gering.
- Durch das Einfügen von Fremdatomen ins Metallgitter kann verhindert werden,
dass sich die Flussschläuche aufgrund der Lorentz-Kraft bewegen. Sie sitzen dann
an Haftstellen fest.
- Kühlt man einen Supraleiter ab, während er sich in einem Magnetfeld befindet, so
wird die Magnetfeldkonfiguration im Supraleiter durch die Abkühlung „eingefroren“.
- Um einen starken Elektromagneten zu erzeugen braucht man viel Strom. Dabei
entsteht aber viel Wärme. Damit auch bei einem sehr starken Magneten nicht das
Material schmilzt, verwendet man Supraleiter, die oberflächlich vom Magnetfeld
durchdrungen werden können ohne dass die Supraleitung zusammenbricht.
- Um einen starken Elektromagneten herzustellen verwendet man also eine Spule,
die soweit runtergekühlt wird, dass sie supraleitend wird.
- Um die Supraleitung aufrecht zu erhalten muss das Material ständig auf etwa 4K
gekühlt werden.
7.6 Hochtemperatur-Supraleiter
- Man hat ein grobes Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitern, aber gezieltes
Herstellen ist bisher nicht möglich.
- Man versucht, mit Hochtemperatur-Supraleitern Kabel herzustellen, die Strom mit
deutlich weniger Reibungsverlusten transportieren können.
- Diese könnte man mit flüssigem Stickstoff kühlen. Flüssiger Stickstoff ist ein
Abfallprodukt und somit günstig und reichlich vorhanden.
- Die Energieeinsparung durch die Verwendung von supraleitenden Kabeln wäre
größer als die Energie, die zur Kühlung benötigt würde.