Următoarea mare descoperire în domeniul supraconductibilitatii a avut loc în 1986 au fost: Georg Bednorz și K. Alex Müller a descoperit că joint-oxid-lantan bariu cupru are superconductivitatea extrem de ridicată (în comparație cu punctul de fierbere al heliului lichid) de temperatură - 35 K. Pentru următorul an, înlocuind lantan cu ytriu, a fost posibil să se realizeze supraconductibilitate la 93 K. desigur, standarde interne este încă temperaturi destul de scăzute, -180 ° C, dar mai important, că acestea sunt peste pragul de 77 K - punctul de fierbere al zhidkog ieftine azot. În plus față de temperatura critică enormă pentru YBa2Cu3O7-x convențională (0 ≤ x ≤ 0.65) și un număr de alte cuprați, valorile extrem de mari ale câmpului magnetic critic și densitatea curentului sunt realizabile. Această combinație remarcabilă permis de parametri nu numai utilizarea mult mai mare de supraconductori în domeniu, dar, de asemenea, pentru a face posibilă o varietate de experiențe interesante și spectaculoase care pot fi facute chiar si la domiciliu.
Pe cine să alegeți
Egal la zero
Prima noastră experiență este măsurarea rezistenței unui superconductor. Este chiar zero? Măsurarea cu un ohmmetru obișnuit este inutilă: va afișa zero și atunci când este conectat la un fir de cupru. Astfel de rezistențe mici sunt măsurate în mod diferit: un curent mare trece prin conductor și se măsoară picăturile de tensiune pe acesta. Ca sursă de curent, am luat o baterie alcalină convențională, care, atunci când este scurtcircuitată, dă aproximativ 5 A. La temperatura camerei, atât contorul de bandă superconductor cât și contorul de sârmă de cupru arată o rezistență de câteva sute de ohmi. Răcrăm conductorii cu azot lichid și observăm imediat un efect interesant: chiar înainte de a porni curentul, voltmetrul a arătat deja aproximativ 1 mV. Aparent, acest lucru este termo-emf, deoarece în schema noastră există mai multe metale diferite (cupru, lipit, oțel "crocodili") și picături de temperatură de sute de grade (scăzând această tensiune pentru măsurători ulterioare).
Și acum să trecem curent prin cuprul răcit: aceeași fire arată rezistență numai în mii de ohmi. Și banda superconductoare? Conectăm acumulatorul, iar acul ampermetru se îndreaptă imediat spre capătul opus al scalei, dar voltmetrul citirilor nu se modifică nici măcar cu un milivolt zecime. Rezistența benzii în azot lichid este exact zero.
avioane
Acum, să ne îndreptăm spre interacțiunea superconductorului și a câmpului magnetic. mic câmp de supraconductor, în general, împins, iar mai puternic nu se pătrunde în fluxul continuu și într-o separat „jeturi“. În plus, dacă ne mișcăm un magnet în apropierea unui supraconductor, curenții induși în aceasta din urmă, și câmpul lor tinde să se întoarcă înapoi magnet. Toate acestea face posibilă o supraconductoare sau cum este numit, levitație cuantică: un magnet sau un supraconductor poate atarna in aer, a avut loc câmp magnetic constant. Pentru a vedea acest lucru, este suficient un magnet de pământ rare și o bandă de bandă superconductoare. Dacă avem cel puțin un metru de bandă și magneți neodymi mai mari (am folosit un disc de 40 x 5 mm și un cilindru de 25 x 25 mm), atunci această levitație poate fi destul de spectaculoasă, ridicând o încărcătură suplimentară în aer.
Mai întâi de toate, trebuie să tăiați banda în bucăți și să o fixați într-un ambalaj cu o suprafață și o grosime suficientă. Puteți, de asemenea, să-l fixați cu superglue, dar nu este prea fiabil, deci este mai bine să le lipiți cu un fier de lipit obișnuit, cu uzură obișnuită, cu folie de lipit obișnuită. Pe baza rezultatelor experimentelor noastre, putem recomanda două versiuni ale pachetelor. În primul rând - un pătrat cu o lățime laterală panglică în trei (36 x 36 mm) din cele opt straturi unde fiecare succesive bandă strat suprapuse centuri perpendiculare ale stratului anterior. Al doilea este un fulg de zăpadă cu opt raze, format din 24 de bucăți de benzi lungi de 40 mm stivuite unul peste celălalt astfel încât fiecare segment următor să fie rotit la 45 de grade față de cel precedent și să îl traverseze în mijloc. Prima opțiune este ușor de fabricat, mult mai compactă și mai durabilă, dar cea de-a doua asigură o mai bună stabilizare a magnetului și un consum economic de azot datorită absorbției sale în fisuri largi între foi.
Apropo, merită să spunem separat despre stabilizare. Dacă îngheți supraconductorul și apoi aduceți doar un magnet, atunci nu va exista nici un magnet - se va desprinde de superconductor. Pentru a stabiliza magnetul, trebuie să forțăm câmpul să pătrundă în supraconductor. Acest lucru se poate face în două moduri: prin "înghețare" și "presare". În primul caz, plasăm un magnet peste un superconductor cald pe un suport special, apoi turnați azot lichid și scoateți suportul. Această metodă funcționează bine cu "pătrat", funcționează și pentru ceramica monocristalină, dacă o găsiți. Cu metoda "snowflake" funcționează, deși puțin mai rău. A doua metodă presupune că veți forța magnetul să se apropie de supraconductorul deja răcit până când captează câmpul. Cu un singur cristal de ceramică, această metodă aproape că nu funcționează: este nevoie de prea mult efort. Dar cu "fulgii de zăpadă" funcționează minunat, permițându-vă suspendarea stabilă a magnetului în poziții diferite (și cu "pătrat", dar poziția magnetului nu poate fi făcută arbitrar).
Zbor gratuit
Și acum magnetul se află deja la o jumătate de centimetru deasupra supraconductorului, reamintind a treia lege a lui Clark: "Orice tehnologie suficient de avansată nu poate fi distinsă de magie". De ce să nu faceți imaginea chiar mai magică - plasați o lumânare pe magnet? O opțiune perfectă pentru o cină romantică cu cântare mecanică! Adevărat, trebuie să ținem cont de câteva puncte. În primul rând, lumânările din manșonul metalului tind să alunece până la marginea discului de magnet. Pentru a scăpa de această problemă, puteți folosi un suport pentru sfeșnic sub formă de șurub lung. A doua problemă este fierberea cu azot. Dacă încercați să o completați așa, atunci aburul care iese din termos stinge lumânarea, deci este mai bine să folosiți o pâlnie largă.
Apropo, exact unde adăugați azot? În ce măsură este supraviețuitorul plasat? Cele mai simple au fost două opțiuni: o cuvă de pliată în mai multe straturi de folie și, în cazul unei "fulgi de zăpadă", un capac dintr-o sticlă de apă de cinci litri. În ambele cazuri, recipientul este așezat pe o bucată de burete de melamină. Acest burete este vândut în supermarketuri și este destinat curățării, este un bun izolator de căldură care rezistă perfect la temperaturile criogenice.
Rece lichid
În general, azotul lichid este suficient de sigur, totuși, atunci când îl folosiți, este totuși necesar să acționați cu atenție. De asemenea, este foarte important să nu închideți recipientul cu acesta, în caz contrar presiunea de vapori va crește și poate exploda! Depozitați și transportați azot lichid în termozoze convenționale din oțel. În experiența noastră într-un termos de doi litri el rămâne cel puțin două zile, și într-un termometru de trei litri, chiar mai mult. Pentru o zi de experimente domestice, în funcție de intensitatea lor, este nevoie de unul până la trei litri de azot lichid. Este ieftin - aproximativ 30-50 ruble pe litru.