सुपरकंडक्टर क्या है: प्रकार, सामग्री और गुण

सुपरकंडक्टर क्या है: प्रकार, सामग्री और गुण

धातुओं के साथ-साथ इंसुलेटर की भी दो तरह की सामग्री होती है। धातुएं इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की अनुमति देती हैं और उनके साथ चांदी, तांबा, आदि जैसे विद्युत चार्ज लेती हैं, जबकि इन्सुलेटर इलेक्ट्रॉनों को पकड़ते हैं और वे इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की अनुमति नहीं देंगे जैसे लकड़ी, रबर, आदि। 20 वीं शताब्दी में, नई प्रयोगशाला विधियों का विकास किया गया था। भौतिकविदों को शून्य तापमान तक शांत करने के लिए सामग्री। वह यह जानने के लिए कि कुछ तत्वों की जांच शुरू हुई बिजली सीसा और पारा जैसी स्थितियों में बदल जाएगा, क्योंकि वे प्रतिरोध के बिना एक निश्चित तापमान के तहत बिजली का संचालन करते हैं। उन्होंने कई यौगिकों में समान व्यवहार की खोज की है जैसे कि सिरेमिक से कार्बन नैनोट्यूब तक। इस लेख में सुपरकंडक्टर के अवलोकन पर चर्चा की गई है।



सुपरकंडक्टर क्या है?

परिभाषा: एक सामग्री जो बिना प्रतिरोध के बिजली का संचालन कर सकती है, उसे सुपरकंडक्टर के रूप में जाना जाता है। अधिकांश मामलों में, कुछ सामग्रियों जैसे यौगिकों में अन्यथा धातु तत्व कमरे के तापमान पर प्रतिरोध की कुछ मात्रा प्रदान करते हैं, हालांकि वे एक में कम प्रतिरोध प्रदान करते हैं तापमान इसे महत्वपूर्ण तापमान कहा जाता है।


सुपरकंडक्टर

अतिचालक





परमाणु से परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह अक्सर महत्वपूर्ण सामग्री का उपयोग करके एक बार महत्वपूर्ण तापमान प्राप्त करने के लिए किया जाता है, इसलिए सामग्री को अतिचालक सामग्री कहा जा सकता है। ये चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग और चिकित्सा विज्ञान जैसे कई क्षेत्रों में कार्यरत हैं। बाजार में उपलब्ध अधिकांश सामग्रियां अतिचालक नहीं हैं। इसलिए उन्हें अतिचालकता में बदलने के लिए बहुत कम ऊर्जा अवस्था में होना चाहिए। वर्तमान अनुसंधान उच्च तापमान पर सुपरकंडक्टिव में विकसित करने के लिए यौगिक विकास पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।

सुपरकंडक्टर्स के प्रकार

सुपरकंडक्टर्स को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जैसे- I और टाइप- II।



सुपरकंडक्टर्स के प्रकार

सुपरकंडक्टर्स के प्रकार

टाइप- I सुपरकंडक्टर

इस तरह के सुपरकंडक्टर में बुनियादी प्रवाहकीय भाग शामिल होते हैं और इनका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में विद्युत केबल बिछाने से लेकर कंप्यूटर पर माइक्रोचिप्स तक किया जाता है। इस प्रकार के सुपरकंडक्टर्स सुपरकंडक्टिविटी को बहुत सरलता से खो देते हैं जब इसे महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र (एचसी) में चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। उसके बाद, यह एक कंडक्टर की तरह हो जाएगा। इस प्रकार के अर्धचालकों सुपरकंडक्टिविटी के नुकसान के कारण को नरम सुपरकंडक्टर्स भी कहा जाता है। ये सुपरकंडक्टर्स मीस्नर प्रभाव को पूरी तरह से मानते हैं। सुपरकंडक्टर उदाहरण जिंक और एल्यूमीनियम हैं।

टाइप- II सुपरकंडक्टर

इस तरह के सुपरकंडक्टर अपनी सुपरकंडक्टिविटी को धीरे-धीरे खो देंगे, लेकिन केवल बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के भीतर व्यवस्थित नहीं होने पर। जब हम चुंबकीयकरण बनाम चुंबकीय क्षेत्र के बीच ग्राफिकल प्रतिनिधित्व का निरीक्षण करते हैं, जब दूसरे प्रकार के अर्धचालक को चुंबकीय क्षेत्र के भीतर रखा जाता है, तो यह धीरे-धीरे अपनी अतिचालकता खो देगा।


इस तरह के अर्धचालक कम महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र पर अपनी अतिचालकता खोना शुरू कर देंगे और उच्च महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र में अपनी अतिचालकता को पूरी तरह से छोड़ देंगे। पतला महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र और उच्च महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र के बीच की स्थिति को मध्यवर्ती राज्य कहा जाता है अन्यथा भंवर राज्य।

इस प्रकार के अर्धचालक को कठिन सुपरकंडक्टर्स के रूप में भी नामित किया गया है, इस कारण से कि वे अपनी सुपरकंडक्टिविटी धीरे-धीरे नहीं बल्कि सरलता से खो देते हैं। ये अर्धचालक मीस्नर के प्रभाव का पालन करेंगे लेकिन पूरी तरह से नहीं। इनमें से सबसे अच्छा उदाहरण NbN और Babi3 हैं। ये सुपरकंडक्टर्स मजबूत फील्ड सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट के लिए लागू होते हैं।

अतिचालकता सामग्री

हम जानते हैं कि बहुत सारी सामग्रियां उपलब्ध हैं जहाँ उनमें से कुछ सुपरकंडक्ट होंगी। पारा को छोड़कर, मूल सुपरकंडक्टर्स धातु, अर्धचालक, आदि हैं। हर अलग सामग्री थोड़ा अलग तापमान पर सुपरकंडक्टर में बदल जाएगी

इन सामग्रियों में से अधिकांश का उपयोग करके मुख्य समस्या यह है कि वे पूर्ण शून्य के कुछ डिग्री में सुपरकंडक्ट करेंगे। इसका मतलब यह है कि किसी भी लाभ को आप प्रतिरोध की कमी से प्राप्त करते हैं जो आपको लगभग निश्चित रूप से खो देता है जिसमें प्राथमिक स्थान के भीतर उन्हें ठंडा करना शामिल है।

पावर प्लांट जो आपके घर में नीचे की ओर बिजली प्राप्त करता है, फिर सुपरकंडक्टिंग तार शानदार ढंग से शोर करेंगे। तो यह बहुत अधिक मात्रा में ऊर्जा का संरक्षण करेगा। हालाँकि, यदि आप शून्य को पूरा करने के लिए संयंत्र के भीतर विशाल भागों और सभी ट्रांसमिशन तारों को ठंडा करना चाहते हैं, तो शायद आप अधिक ऊर्जा बर्बाद करेंगे।

सुपरकंडक्टर के गुण

सुपरकंडक्टिंग सामग्री कुछ अद्भुत गुण दिखाती है जो वर्तमान प्रौद्योगिकी के लिए आवश्यक हैं। इन गुणों पर अनुसंधान अभी भी विभिन्न क्षेत्रों में इन गुणों को पहचानने और उनका उपयोग करने के लिए चल रहा है जो नीचे सूचीबद्ध हैं।

  • अनंत चालकता / शून्य विद्युत प्रतिरोध
  • मीस्नर प्रभाव
  • संक्रमण तापमान / महत्वपूर्ण तापमान
  • जोसेफसन करंट
  • क्रिटिकल करंट
  • लगातार करंट

अनंत चालकता / शून्य विद्युत प्रतिरोध

सुपरकंडक्टिंग स्थिति में, अतिचालक सामग्री शून्य विद्युत प्रतिरोध को दर्शाती है। जब सामग्री को अपने संक्रमण तापमान के तहत ठंडा किया जाता है, तो इसका प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाएगा। उदाहरण के लिए, बुध 4k के तहत शून्य प्रतिरोध दिखाता है।

मीस्नर प्रभाव

जब एक सुपरकंडक्टर को महत्वपूर्ण तापमान के तहत ठंडा किया जाता है, तो यह चुंबकीय क्षेत्र को इसके माध्यम से जाने की अनुमति नहीं देता है। सुपरकंडक्टर्स में इस घटना को मीस्नर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

संक्रमण तापमान

इस तापमान को महत्वपूर्ण तापमान के रूप में भी जाना जाता है। जब एक सुपरकंडक्टिंग सामग्री का महत्वपूर्ण तापमान सामान्य से सुपरकंडक्टिंग के लिए आचरण स्थिति को बदल रहा है।

जोसेफसन करंट

यदि दो सुपरकंडक्टर्स को इन्सुलेट सामग्री में पतली-फिल्म की मदद से विभाजित किया जाता है, तो यह तांबे के जोड़े के साथ इलेक्ट्रॉनों को खोजने के लिए कम प्रतिरोध का जंक्शन बनाता है। यह जंक्शन की एक सतह से दूसरी सतह तक सुरंग बना सकता है। इसलिए वर्तमान जोड़े के प्रवाह के कारण जोसेफसन करंट के रूप में जाना जाता है।

क्रिटिकल करंट

जब करंट के माध्यम से आपूर्ति की जाती है चालक सुपरकंडक्टिंग की स्थिति के तहत, फिर एक चुंबकीय क्षेत्र विकसित किया जा सकता है। यदि वर्तमान प्रवाह एक निश्चित दर से आगे बढ़ता है तो चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाया जा सकता है, जो कंडक्टर के महत्वपूर्ण मूल्य के बराबर है जिस पर यह अपनी सामान्य स्थिति में लौटता है। वर्तमान मूल्य के प्रवाह को महत्वपूर्ण धारा के रूप में जाना जाता है।

लगातार करंट

यदि एक सुपरकंडक्टर रिंग को उसके महत्वपूर्ण तापमान के ऊपर एक चुंबकीय क्षेत्र में व्यवस्थित किया जाता है, तो वर्तमान में उसके महत्वपूर्ण तापमान के तहत सुपरकंडक्टर रिंग को ठंडा करें। यदि हम इस क्षेत्र को समाप्त कर देते हैं, तो धारा के प्रवाह को इसके आत्म-प्रेरण के कारण अंगूठी के भीतर प्रेरित किया जा सकता है। लेनज़ कानून से, प्रेरित धारा रिंग के माध्यम से बहने वाले प्रवाह के भीतर परिवर्तन का विरोध करती है। जब अंगूठी को सुपरकंडक्टिंग स्थिति में रखा जाता है, तो वर्तमान के प्रवाह को चालू रखने के लिए प्रेरित किया जाएगा जिसे वर्तमान प्रवाह का नाम दिया गया है। यह करंट पूरे रिंग में प्रवाहित प्रवाह को बनाने के लिए एक चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करता है।

सेमीकंडक्टर और सुपरकंडक्टर के बीच अंतर

सेमीकंडक्टर और सुपरकंडक्टर के बीच का अंतर नीचे चर्चा की गई है।

सेमीकंडक्टर

सुपरकंडक्टर

अर्धचालक की प्रतिरोधकता परिमित हैएक सुपरकंडक्टर की प्रतिरोधकता शून्य विद्युत प्रतिरोधकता है
इस में, इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण प्रतिरोध को सीमित करता है।इसमें इलेक्ट्रॉन आकर्षण प्रतिरोधकता के नुकसान की ओर जाता है
सुपरकंडक्टर्स सही डायग्नैग्जिज्म नहीं दिखाते हैंसुपरकंडक्टर्स सही डायग्नैटिज्म दिखाते हैं
एक सुपरकंडक्टर का ऊर्जा अंतराल कुछ eV का क्रम है।

सुपरकंडक्टर्स का ऊर्जा अंतराल 10 ^ -4 eV के क्रम का है।
सुपरकंडक्टर्स में फ्लक्स मात्रा का ठहराव 2 ई इकाइयाँ हैं।एक सुपरकंडक्टर की इकाई ई है।

सुपर कंडक्टर के आवेदन

सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं।

  • ये जनरेटर, कण त्वरक, परिवहन में उपयोग किए जाते हैं, विद्युत मोटर्स , कंप्यूटिंग, चिकित्सा, विद्युत पारेषण , आदि।
  • सुपरकंडक्टर्स मुख्य रूप से एमआरआई स्कैनर में शक्तिशाली इलेक्ट्रोमैग्नेट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। तो ये विभाजित करने के लिए उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग चुंबकीय और गैर-चुंबकीय सामग्री को अलग करने के लिए भी किया जा सकता है
  • इस कंडक्टर का उपयोग लंबी दूरी के लिए शक्ति संचारित करने के लिए किया जाता है
  • मेमोरी या भंडारण तत्वों में उपयोग किया जाता है।

पूछे जाने वाले प्रश्न

1)। सुपरकंडक्टर्स को ठंडा क्यों होना पड़ता है?

ऊर्जा विनिमय सामग्री को अधिक गर्म बनाएगा। तो अर्धचालक को ठंडा करने से इलेक्ट्रॉनों को लगभग दस्तक देने के लिए थोड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

२)। क्या सोना सुपरकंडक्टर है?

कमरे के तापमान पर सबसे अच्छा कंडक्टर सोना, तांबा और चांदी हैं जो सुपरकंडक्टिंग में बिल्कुल भी नहीं बदलते हैं।

३)। क्या एक कमरे का तापमान सुपरकंडक्टर संभव है?

कमरे के तापमान पर एक सुपरकंडक्टर दिखाने में सक्षम है अतिचालकता तापमान 77 डिग्री फ़ारेनहाइट के आसपास

4)। सुपरकंडक्टर्स में कोई विरोध क्यों नहीं है?

एक सुपरकंडक्टर में, विद्युतीय प्रतिरोध परमाणुओं के कंपन और दोषों के कारण अप्रत्याशित रूप से शून्य तक गिरता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों को इसके माध्यम से यात्रा करते समय सामग्री के भीतर प्रतिरोध का कारण होना चाहिए

५)। एक सुपरकंडक्टर एक सही डायग्नैग्नेट क्यों है?

जब सुपरकंडक्टिंग सामग्री को चुंबकीय क्षेत्र के भीतर रखा जाता है, तो यह चुंबकीय प्रवाह को अपने शरीर से बाहर धकेलता है। जब महत्वपूर्ण तापमान के तहत ठंडा किया जाता है तो यह आदर्श डायमेग्नेटिज़्म को दर्शाता है।

इस प्रकार, यह सब सुपरकंडक्टर के अवलोकन के बारे में है। एक सुपरकंडक्टर बिजली का संचालन कर सकता है अन्यथा इलेक्ट्रॉनों को एक परमाणु से दूसरे प्रतिरोध के बिना स्थानांतरित कर सकता है। यहां आपके लिए एक सवाल है, एक सुपरकंडक्टर के उदाहरण क्या हैं?