Supergeleider versus perfecte geleider
Supergeleiders en perfecte geleiders zijn twee veelgebruikte termen in de elektronica. Deze twee verschijnselen worden meestal als één fenomeen verkeerd begrepen. Dit artikel zal proberen het misverstand weg te nemen door de overeenkomsten en verschillen tussen een supergeleider en een perfecte geleider te presenteren.
Wat is een perfecte geleider?
De geleiding van een materiaal is direct verbonden met de soortelijke weerstand van het materiaal. Weerstand is een fundamentele eigenschap op het gebied van elektriciteit en elektronica. De weerstand in een kwalitatieve definitie vertelt ons hoe moeilijk het is om een elektrische stroom te laten stromen. In kwantitatieve zin kan de weerstand tussen twee punten worden gedefinieerd als het spanningsverschil dat nodig is om een eenheidsstroom over de gedefinieerde twee punten te nemen. Elektrische weerstand is het omgekeerde van elektrische geleiding. De weerstand van een object wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de spanning over het object en de stroom die er doorheen stroomt. De weerstand in een geleider is afhankelijk van de hoeveelheid vrije elektronen in het medium. De weerstand van een halfgeleider hangt meestal af van het aantal gebruikte doteringsatomen (onzuiverheidsconcentratie). De weerstand die een systeem vertoont bij wisselstroom is anders dan bij gelijkstroom. Daarom wordt de term impedantie geïntroduceerd om AC-weerstandsberekeningen veel gemakkelijker te maken. De wet van de Ohm is de meest invloedrijke wet wanneer het onderwerp weerstand wordt besproken. Het stelt dat voor een bepaalde temperatuur de verhouding tussen de spanning over twee punten en de stroom die door die punten gaat, constant is. Deze constante staat bekend als de weerstand tussen die twee punten. De weerstand wordt gemeten in Ohm. Een perfecte geleider is een materiaal dat onder alle omstandigheden geen weerstand heeft. Een perfecte geleider heeft geen externe factor nodig om de perfecte geleiding te behouden. De perfecte geleiding is een conceptuele situatie, die soms wordt gebruikt om de berekeningen en ontwerpen te vergemakkelijken waarbij de soortelijke weerstand verwaarloosbaar is.
Wat is een supergeleider?
Supergeleiding werd ontdekt door Heike Kamerlingh Onnes in 1911. Het is het fenomeen van exact nul weerstandsvermogen wanneer het materiaal onder een bepaalde karakteristieke temperatuur is. Supergeleiding kan alleen in bepaalde materialen worden waargenomen. Theoretisch, als het materiaal supergeleidend is, kan er geen magnetisch veld in het materiaal aanwezig zijn. Dit kan worden waargenomen door het Meissner-effect, dat de volledige uitstoot is van magnetische veldlijnen uit het inwendige van het materiaal wanneer het materiaal overgaat in een supergeleidende toestand. Supergeleiding is een kwantummechanisch fenomeen en om de toestand van supergeleider te verklaren is kennis in de kwantummechanica vereist. De drempeltemperatuur van een supergeleider staat bekend als de kritische temperatuur. Wanneer de temperatuur van het materiaal daalt tot voorbij de kritische temperatuur, daalt de weerstand van het materiaal abrupt tot nul. De kritische temperaturen van supergeleiders zijn meestal lager dan 10 Kelvin. Supergeleiders op hoge temperatuur, die recentelijk zijn ontdekt, kunnen kritische temperaturen hebben tot 130 Kelvin of meer.
Wat is het verschil tussen Superconductor en Perfect Conductor?
• Supergeleiding is een fenomeen dat in het echte leven voorkomt, terwijl perfecte geleiding een aanname is om de berekeningen te vergemakkelijken.
• Perfecte geleiders kunnen elke temperatuur hebben, maar supergeleiders bestaan alleen onder de kritische temperatuur van het materiaal.
