Сверхпроводимость - явление, состоящее в том, что у некоторых металлов и сплавов происходит резкое падение до нуля удельного сопротивления вблизи определенной температуры. Эти металлы и сплавы называются сверхпроводниками.
2. Какую температуру называют критической?
Критическая температура - температура, при которой проводники переходят в сверхпроводящее состояние.
3. Какой эффект называют изотопическим? Почему изотопический эффект является ключом к объяснению сверхпроводимости?
Изотопический эффект заключается в том, что квадрат температуры обратно пропорционален массе ионов в кристаллической решетке. Это значит, что при критической температуре структура кристаллической решетки сверхпроводника оказывает большое влияние на движение электронов - возникающие силы притяжения между электронами превышают кулоновские силы отталкивания.
4. Чем отличается характер движения электронов в сверхпроводнике от их движения в проводнике? Как механически можно промоделировать движение куперовских пар в сверхпроводнике?
В проводнике электроны движутся независимо друг от друга, а в сверхпроводнике (при критической температуре) их движения взаимосвязаны. Если движение электронов в проводнике мы сравнивали с потоком шариков, скатывающимся по наклонной плоскости и натыкающимся на штыри, то движение электронов в сверхпроводнике можно представить как движение наклонной плоскости, но шариков попарно связанных пружинами.
5. Почему сверхпроводимость исчезает при температуре выше критической? Чем объясняется перспективность разработок высокотемпературных сверхпроводников?
При температурах больше критической электроны снова начинают двигаться хаотично, куперовские пары разрушаются. Перспективность разработок высокотемпературных сверхпроводников позволит уменьшить потери энергии при передаче на большие расстояния, увеличить быстродействие компьютеров.
Объяснение:
Задача 1
Дано:
ЭДС = 20 В
r = 1,2 Ом
R = 2,3 Ом
I - ?
U - ?
По закону Ома для полной цепи:
I = ЭДС / (R+r) = 20/(2,3+1,2) = 20 / 4 = 5 А
U = I·R = 5·2,3 = 11,5 В
Задача 2:
Дано:
ЭДС = 12 В
r = 1 Ом
R л= 13 Ом
R₁ = R₂ = 20 Ом
Uлам - ?
Uрез - ?
Резисторы соединены параллельно
R₁₂ = R₁R₂/(R₁+r₂) = 20·20/(20+20)=10 Ом
R = Rл+R12 = 13+10 = 23 Ом
I = ЭДС / (R+r) = 12 / (23+1) = 0,5 А
Uл = I·Rл = 0,5·13 = 6,5 В
U₁=U₂=I·R₁₂ = 0,5·10 = 5 В
Задача 3
Дано:
ЭДС = 15 В
R₁=R₂=R₃=R₄ = 4 Ом
Ii - ?
Ui - ?
R₃₄ = 4/2 = 2 Ом
R = R₁ + R₃₄ + R₂ = 4+2+4 = 10 Ом
I = ЭДС / R = 15 / 10 = 1,5 А
I₁ = I₂ = 1,5 А
I₃=I₄ = 1,5/2 = 0,75A
U₁=U₂= I₁·R₁ = 1,5·4 = 6 В
U₃=U₄ = I·R₃₄ = 1,5·2 = 3 В
Сверхпроводимость - явление, состоящее в том, что у некоторых металлов и сплавов происходит резкое падение до нуля удельного сопротивления вблизи определенной температуры. Эти металлы и сплавы называются сверхпроводниками.
2. Какую температуру называют критической?
Критическая температура - температура, при которой проводники переходят в сверхпроводящее состояние.
3. Какой эффект называют изотопическим? Почему изотопический эффект является ключом к объяснению сверхпроводимости?
Изотопический эффект заключается в том, что квадрат температуры обратно пропорционален массе ионов в кристаллической решетке. Это значит, что при критической температуре структура кристаллической решетки сверхпроводника оказывает большое влияние на движение электронов - возникающие силы притяжения между электронами превышают кулоновские силы отталкивания.
4. Чем отличается характер движения электронов в сверхпроводнике от их движения в проводнике? Как механически можно промоделировать движение куперовских пар в сверхпроводнике?
В проводнике электроны движутся независимо друг от друга, а в сверхпроводнике (при критической температуре) их движения взаимосвязаны. Если движение электронов в проводнике мы сравнивали с потоком шариков, скатывающимся по наклонной плоскости и натыкающимся на штыри, то движение электронов в сверхпроводнике можно представить как движение наклонной плоскости, но шариков попарно связанных пружинами.
5. Почему сверхпроводимость исчезает при температуре выше критической? Чем объясняется перспективность разработок высокотемпературных сверхпроводников?
При температурах больше критической электроны снова начинают двигаться хаотично, куперовские пары разрушаются. Перспективность разработок высокотемпературных сверхпроводников позволит уменьшить потери энергии при передаче на большие расстояния, увеличить быстродействие компьютеров.