المغانط فائقة التوصيل
تاريخ المواد فائقة التوصيل:
في السابق كان هناك
نوعين فقط من المواد إما عازلة وإما موصلة للكهرباء. وفي مطلع القرن العشرين طور
الفيزيائيون طريقة تقوم على تبريد المواد إلى درجة حرارة تكون قريبة من الصفر
المطلق. ثم لاحظ العلماء على هذه المواد أنها عند درجة حرارة معينة تصبح موصليتها
بلا مقاومة أي تكون مثالية، وسميت المواد فائقة التوصيل superconductor.
في المواد فائقة
التوصيل تسلك الإلكترونات سلوكا مزدوجا أي بدل وجود الإلكترون منفردا يواجه مقاومة
من أنوية الذرات، توجد على شكل أزواج وبالتالي تقل المقاومة ويزيد التوصيل.
خصائص
المواد فائقة التوصيل:
·
يسهل تحضيرها من
قبل أي شخص له اهتمام بهذا المجال.
·
ثمنها رخيص وموادها
متوفرة .
·
وجود الفرق الكبير
بين درجة حرارة التحول ودرجة حرارة الوسيط (النيتروجين)وبذلك تكون أكثر استقرارا.
·
أنها تُقارن بدرجة غليان
النيتروجين وهو رخيص و متوفر.
·
يمكن تشكيلها
بسهولة.
بعض التطبيقات المهمة للمواد فائقة التوصيل:
§
صنع قطارات سريعة جدا
تسير على دعامة من المغناطيس.
§
صناعة أجهزة خاصة
لتوليد الطاقة الكهربائية.
§
أجهزة الميكروويف Microwaves.
§
صنع اجهزة حاسوب صغيرة
وسريعة.
§
صنع اسلاك كبيرة تنقل
الكهرباء الى المدن.
§
أجهزة الرادار: Radar apparatus.
§
المغناطيس الفائق Superconducting
magnets.
ظاهرتي الطفو والتعليق في المغناطيس:
ترفض الموصلات
الفائقة الاستجابة للمجلات المغناطيسية وتتمغنط بعكسها وبالتالي تنتج ظاهرتا الطفو
والتعليق.
تحدث ظاهرة الطفو عندما يتم وضع قطعة مغناطيس في
أعلى موصل فائق أو العكس وسيظل الجسم العلوي معلق في الهواء. أما ظاهرة التعليق فهي تحدث عندما نقرب
قطب جنوبي لمغناطيس إلى موصل فإنه يصبح ممغنط ذا قطب جنوبي ثم يتم إبعاده بسرعة
كبيرة وبعد الإبعاد يصبح ممغنط بشكل
موجب.
المغانط فائقة التوصيل:
هو مغناطيس كهربي مصنوع من سلك ذا
موصلية عالية جدا.
استخداماته:
يستعمل في مجال الطب في التصوير بالرنين
المغناطيسي، و يستخدم ايضا ي الأجهزة المخبرية العلمية مثل الرنين
النووي المغناطيسي ومعجل الجسيمات.
كثيراً ما تُستخدم مغناطيسات فائقة
التوصيل لتحقيق شدة المجال أو الثبات أو التشكيلات غير القابلة للحدوث مع مغناطيس متردد
لأن تكلفتها أقل من تكلفة المغناطيسات التقليدية التي تقدم أداءً مشابهاً أو أدنى
مستوى. في المغناطيسات الكبيرة، يتم إجراء المقايضة في كثير من الأحيان لصالح
مغناطيس فائق التوصيل استنادًا إلى تكاليف الطاقة النسبية لتشغيل المغناطيسات.
تصبح مفاضلة التكلفة أكثر ملاءمة للمغناطيس فائق التوصيل كلما زادت فترة التشغيل.
فأهم ميزة
لها أن الخسائر ضئيلة الطاقة التي تحدث في الموصلات الفائقة على عكس الموصلات العادية،
و قدرتها على العمل في درجة حرارة أعلى بكثير من الحرج.
المواد:
يتم شق معظم المغناطيسات فائقة التوصيل
باستخدام الموصلات التي تتكون من العديد من الأسلاك الدقيقة من سبيكة النيوبيوم -
التيتانيوم (NbTi) المضمنة في صفوف نحاس. هذه الموصلات قد استبدلت
إلى حد كبير الموصلات ذات السلك الأحادي مما أدى إلى استقرار أكبر وأقل في النفاذية المغناطيسية.
أنواع الموصلات الفائقة:
يتم تصنيفها حسب
حرارتها إلى:
v
منخفضة الحرارة
واختصارها (LTC )Low temperature superconductor)) مثل الزئبق.
v
عالية الحرارة
واختصارها (HTC) تعرف
بارتفاع درجة حرارتها الحرجة.
يتم
تصنيفها حسب المجال الحرج إلى:
ü
Type I
ويتمكن فيه المجال الخارجي من اختراق الموصل بشكل كامل لأن المجال المسلط تجاوز المجال الحرج.
ü
Type II يتميز بوجود قيمتين للمجال الحرج القيمة الأولى و هي اقل
قيمة الصغرى والثانية هي
الكبرى, وعندما يتجاوز الصغرى ولا يتجاوز الكبرى سيكون
الاختراق جزئي للموصل وبالتالي يصبح في
حالة مختلطة.
العقبات والمعوقات في المواد الفائقة التوصيل:
تكمن الصعوبات في وجود
مشكلات عديدة تتعلق بالمواد الفائقة مثل صعوبة تشكيل هذه المواد في صورة أسلاك ودوائر
كهربية بحيث يمكنها حمل تيارات كهربية عالية غير مسموح بها في الموصلات العادية. لذلك الهدف الآن الحصول علي
مواد فائقة عند درجة حرارة الغرفة وفي الوقت ذاته تكون قابلة للتشكل بحيث يمكن
بناء أجهزة تدخل في تصميمها دوائر كهربية من المواد الفائقة دون الخوف من الآثار
السلبية المترتبة على ارتفاع درجة الحرارة أو غير ذلك.
وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^
لو سمحتي من وين اقدر احصل على سبيكة النيوبيوم والتيتانيوم؟
ردحذف