supergeleiding
Maarten stelde deze vraag op 15 september 2008 om 17:41.Op school hebben we geleerd over supergeleiding. Wanneer bepaalde materialen zodanig sterk gekoeld worden, wordt hun weerstand nul. Wanneer je dus in een supergeleidende gesloten kring een stroom opwekt blijft die daar in principe in lopen zonder dat er blijvend stroom moet worden aan toegevoegd.
Maar nu mijn vraag: Ten eerste, hoe wordt die stroom opgewekt in een gesloten stroomkring? (ontstaat er dan geen kortsluiting?)
Stel dat twee gesloten kringen afkoeld worden tot ze supergeleidend zijn. En dat er in de ene een stroom wordt opgewekt, kan deze stroom dan (weliswaar zonder door een
niet-supergeleidend medium te gaan, vb: dmv een supergeleidende draad) worden overgebracht in de andere supergeleidende stroomkring zonder dat deze stroom verloren gaat. Want de weerstand is dan toch bij beiden nul, of toch niet?
En nog een laatste vraagje: stopt de stroom in een supergeleidende stroomkring echt nooit?
Ik hoop dat iemand mij kan helpen, alvast bedankt.
Maarten
Reacties
Hallo Maarten,
om stroom in een supergeleider te brengen gebruikt men meestal een stroombron, een voedingskastje dat een constante stroom levert. Dit kun je met een supergeleidende draad verbinden. Omdat deze draad geen weerstand heeft, krijg je ook geen spanning over de draad, en de draad wordt ook niet warm. Je hebt gelijk als je deze situatie kortsluiting noemt, maar bij gebruik van een stroombron gebeuren er geen ongelukken. Zou je een spanningsbron gebruiken, dan zou de stroom steeds groter worden en wordt de 'kritische stroomsterkte' overschreden. Daardoor wordt de draad 'normaal', verdwijnt de supergeleiding en wordt de draad snel warm. Vaak verdampt er dan plotseling ook een grote hoeveelheid helium uit het vat waarmee de supergeleidende draad gekoeld wordt. Dit verschijnsel noemt men een 'quench'.
Meestal gebruikt men supergeleidende spoelen. Als je twee supergeleidende spoelen bij elkaar in de buurt brengt, zal de tweede spoel reageren als je de stroomsterkte in de eerste spoel verandert. Dat komt omdat de tweede spoel ervoor zorgt dat de omvatte flux constant blijft. Op deze manier kun je dus ook stroom in een spoel brengen zonder dat je stroomdraden met de spoel verbindt.
In de praktijk gebruikt men spoelen met een supergeleidende schakelaar, een stukje draad dat parallel met de spoel verbonden is. Zo'n schakelaar heet in het Engels 'persistent mode switch'. Deze schakeaar kan naar keuze supergeleidend of normaal gemaakt worden. Als je stroom in de spoel wilt brengen, dan maakt je dit stukje normaal: de stroom van de voeding gaat dan door de supergeleidende spoel en niet door de schakelaar. Als de stroom groot genoeg is wordt de schakelaar supergeleidend gemaakt. De stroom van de voeding wordt dan omlaag geregeld en de stroom in de spoel maakt een 'rondje' via de supergeleidende schakelaar. Deze situatie heet 'persistent mode'. Omdat zo'n supergeleidende schakelaar een hele kleine weerstand heeft, zal de stroom heel langzaam afnemen. Tegenwoordig kan men supergeleidende spoelen maken met een 'decay-rate' van 0,000 000 01 per uur. Na een jaar is de stroom dan nog op 99,99 % van de beginwaarde.
Groeten,
Bert
