Superconductivity, Superconductor   초전도성, 초전도체

(2023-08-23)

1. 초 전도성

  ㅇ 어떤 물질(초 전도체)이 특정 온도 이하에서 전기 저항이 급격하게 감소되어 0(zero)이 되는 현상
     - 대부분의 금속이, 0 K 정도로 온도를 낮추어가면, 전기 저항이 서서히 감소하게되며,
       금속 마다 어떤 한계 최소 저항을 갖음

  ※ 1911년 네덜란드 저온 물리학자 카멜링 온데스(Heike Kammerlingh Onnes) 발견


2. 초 전도 상태의 유지조건임계 온도 (Tc, Critical Temperature) : 이 온도 이하에서 만 초전도 현상 발생
     - 실제로는, 임계 온도 뿐 만 아니라, 임계 자기장, 임계 전류도 있음
        . 임계 온도 이하의 초전도 상태라도, 충분히 큰 자기장을 가할 때에야, 비로소 저항 사라짐
           .. 즉, 이때의 임계 자기장 H가 존재함
        . 임계 온도 이하의 초전도 상태라도, 충분히 큰 전류를 흘릴 때에야, 비로소 저항 사라짐
           .. 즉, 이때의 임계 전류밀도 J가 존재함

     * 이들 간에 관계로써,
        . 온도가 낮아지면, 임계 전류임계 자기장이 높아지고,
        . 온도가 높아지면, 임계 전류임계 자기장이 낮아짐

  ㅇ 전류,자기장이 일정 직류 상태 이어야 만,  손실이 없게 됨


3. 초전도체 구분

  ㅇ 자기 반응에 근거하여 두 유형으로 구분
     - 한편, 
        . 초전도체의 자성은, 완벽한 반자성체로써, 자화율 χ = -1 임
          .. 즉, 인가된 외부 전기장물질 내부에서 완벽하게 축출하는 효과
        . 불균일 자기장 하에서, 반자성체자기장 세기가 더 작은 쪽으로 을 받음

  ㅇ Ⅰ형 초전도체 
     - 초전도 상태에서 완전한 반자성체 특성을 나타냄
     - 외부에서 인가한 모든 자기장이 물체 내부로 들어가지 못하고 외부에만 흐름
     - 즉, 마이스너 효과(Meissner Effect) : 완벽한 자속 배제 효과
        . 자석 위에 두면 둥둥 뜨는 현상 (반드시 초전도 현상 만이 유일한 것은 아님)

  ㅇ Ⅱ형 초전도체
     - 낮은 자기장을 가할 경우에 만 완전한 반자성체 특성을 나타냄
     - 초전도 상태에서 정상 상태로의 천이는 하위 임계 자기장 H과
     - 상위 임계 자기장 H 사이에서 점진적으로 발생함


4. 응용

  ㅇ 장치 응용 例) 입자 가속기, MRI, NMR

  ㅇ 응용 가능성 (아직 미 실현)
     - 적은 전력 손실 : 전력 전송 등
     - 자기장 반발 : 자기 부상 열차 등
     - 높은 자기장 발생 : 안정된 초전도 자석

도체 전도성
   1. 도체   2. 전도성, 전도율 σ   3. 전도도 (컨덕턴스) G   4. 표동/이동도   5. 초전도성  


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