Supravodivost. 1 Teoretický úvod. M. Odstrčil, T. Odstrčil FJFI - ČVUT, Břehová 7, 115 19 Praha 1 michal@qmail.com, tom@cbox.cz



Podobné dokumenty
M. Odstrčil, T. Odstrčil FJFI - ČVUT, Břehová 7, Praha 1 michal@qmail.com, tom@cbox.cz. Abstrakt

1 Úvod. 2 Pom cky. 3 Postup a výsledky. 3.1 M ení p enosové funkce ve frekven ní oblasti

Měření hustoty kapaliny z periody kmitů zkumavky

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Výsledky zpracujte do tabulek a grafů; v pracovní oblasti si zvolte bod a v tomto bodě vypočítejte diferenciální odpor.

ENERSOL 2014 VZDĚLÁVACÍ PROJEKT NA TÉMATA OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE, ÚSPORY ENERGIÍ A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ V DOPRAVĚ STŘEDOČESKÝ KRAJ

Provoz a poruchy topných kabelů

VĚTRÁNÍ VE ŠKOLE. Potřebné pomůcky: Papíry pro zkoumání proudění vzduchu a papíry na poznámky.

% STĚNY OKNA INFILTRA STŘECHA PODLAHA 35 CE % 20 25% 15 20% 10 10% 10% 5

Analýza oběžného kola

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové techniky

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEII MĚŘENÍ ZÁKLADNÍCH EL. VELIČIN

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

1.11 Vliv intenzity záření na výkon fotovoltaických článků

Modul Řízení objednávek.

Odpájecí stanice pro SMD. Kontrola teploty, digitální displej, antistatické provedení SP-HA800D

Vizualizace v ArConu (1.část) světla a stíny

Ohmův zákon pro uzavřený obvod

2 Ukazatele plodnosti

VY_52_INOVACE_2NOV57. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Uživatelský manuál. Klešťový multimetr AC/DC MS2101. Obsah

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/

a činitel stabilizace p u

Pokyn D Sdělení Ministerstva financí k rozsahu dokumentace způsobu tvorby cen mezi spojenými osobami

Instrukce Měření umělého osvětlení

Semestrální práce z NUR Uživatelské rozhraní pro automat MHD. Michal Samek (samekmic)

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Mikrovlny

Projekční činnost (dendrologické průzkumy, náhradní výsadby, osazovací plány, realizační dokumentace), realizace sadových úprav, údržba, poradenství

Experimenty se systémem Vernier

M. Balíková, R. Záhořík, NK ČR 1

STÍRÁNÍ NEČISTOT, OLEJŮ A EMULZÍ Z KOVOVÝCH PÁSŮ VE VÁLCOVNÁCH ZA STUDENA

Vývoj počítačů a jejich budoucnost.

které je třeba si položit před zakoupením levného CAD programu

Obsah ÚVOD. Participanti. Nastavení testu. - úvod - participanti - nastavení testu - přehled úkolů testu - soupis problémů a návrh řešení - závěr

Měření změny objemu vody při tuhnutí

Návazné opatření týkající se aplikačního nástroje pro sternální implantát ZipFix : Změny v návodu k chirurgické technice

Pokud máte doma dítě s atopickým ekzémem, jistě pro vás není novinkou, že tímto onemocněním trpí každé páté dítě v Evropě.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Mikrovlny

První kroky SET90 / SET100. Art. Nr / vydání, 10 02

MS měření teploty 1. METODY MĚŘENÍ TEPLOTY: Nepřímá Přímá - Termoelektrické snímače - Odporové kovové snímače - Odporové polovodičové

VY_52_INOVACE_2NOV39. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

Mnohem lepšá vlastnosti mç usměrňovač dvoucestnâ

Tel/fax: IČO:

Přezkoumání vhodnosti použití zvýšené podlahy pro aplikace datových středisek

4.5.1 Magnety, magnetické pole

R F = (U 0 Uz)R z U z

Rozdělení metod tlakového odporového svařování

MOTOROVÝ VŮZ DR OD FIRMY KRES

Seznámení žáků s pojmem makra, možnosti využití, praktické vytvoření makra.

Metodický list Učitel Akustika Praha 2012

5.2.2 Rovinné zrcadlo

NÁVRHOVÝ PROGRAM VÝMĚNÍKŮ TEPLA FIRMY SECESPOL CAIRO PŘÍRUČKA UŽIVATELE

NÁVOD K OBSLUZE. Obj. č.:

Měření elektrického proudu

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Obvodová ešení snižujícího m ni e

Návod k obsluze, údržbě a montáži výměníků tepla

Rychnov nad Kněžnou. Trutnov VÝVOJ BYTOVÉ VÝSTAVBY V KRÁLOVÉHRADECKÉM KRAJI V LETECH 1998 AŽ

Základní experimenty se supravodiči

Zadávání tiskových zakázek prostřednictvím JDF a Adobe Acrobat Professional

Střídavý proud v životě (energetika)

Denně utváříte svůj život a vztahy k lidem a nasazujete

1. LINEÁRNÍ APLIKACE OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ

( x ) 2 ( ) Další úlohy s kvadratickými funkcemi. Předpoklady: 2501, 2502

KOMISE EVROPSKÝCH SPOLEČENSTVÍ

Jak se ČNB stará o českou korunu

EDSTAVENÍ ZÁZNAMNÍKU MEg21

Operace nad celými tabulkami

Mezní kalibry. Druhy kalibrů podle přesnosti: - dílenské kalibry - používají ve výrobě, - porovnávací kalibry - pro kontrolu dílenských kalibrů.

pracovní list studenta

ELEKTRICKÁ MINIBRUSKA

S M L O U V A O D Í L O. uzavřená podle ust a násl. zákona č. 89/2012 Sb., občanského zákoníku v platném znění II.

Miroslav Kunt. Srovnávací přehled terminologie archivních standardů ISAD(G), ISAAR(CPF) a české archivní legislativy

TESTOVÁNÍ SOFTWARU PAM STAMP MODELOVÝMI ZKOUŠKAMI

Generátor sítového provozu

SPOJOVÁNÍ SILOVÝCH KABELŮ

FYZIKA 2. ROČNÍK. Elektrický proud v kovech a polovodičích. Elektronová vodivost kovů. Ohmův zákon pro část elektrického obvodu

Čtyři atesty a přece není pravá

TELEKOMUNIKAČNÍ VYSÍLAČ S ROZHLEDNOU A METEOROLOGICKOU STANICÍ

STANDARD 3. JEDNÁNÍ SE ZÁJEMCEM (ŽADATELEM) O SOCIÁLNÍ SLUŽBU

Press kit Jak se naučit znovu chodit a důvěřovat umělé končetině?

SNÍMAČ T3110. Programovatelný snímač teploty, relativní vlhkosti a dalších odvozených vlhkostních veličin s výstupy 4-20 ma.

Vodopád Hagen Exo Terra EX

Hoblíky s nízkým úhlem (výbrusem nahoru)

Pokyny k vyplnění Průběžné zprávy

VLIV APLIKACE GLYFOSÁTU NA POČÁTEČNÍ RŮSTOVÉ FÁZE SÓJI

Sika - spárové pásy. Technický list Sika - spárové pásy / strana 1/7 11/2002

využívá svých schopností

Analýza postavení cestovního ruchu v naší ekonomice

Přechod na nový způsob měření psů pro účely určení výšky překážek

NÁVOD K OBSLUZE. Verze 03/05 DF. Obj. č.:

Elektromagnet, elektromotor

Vyvažování tuhého rotoru v jedné rovině přístrojem Adash Vibrio

Tento leták obsahuje informace o pracích na vodovodech ve Vaší oblasti

KOREKCE MAXIMÁLNÍ DOSAHOVANÉ RYCHLOSTI NÁKLADNÍCH VLAKŮ CORRECTIONS OF MAXIMUM SPEED ACHIEVED BY FREIGHT TRAINS

Voděodolný tloušťkoměr MG-411. Návod k obsluze

DIGITÁLNÍ MULTIMETR - KT33C. Návod k použití

OVĚŘENÍ ELEKTRICKÉHO ZAŘÍZENÍ STROJŮ NOVĚ UVÁDĚNÝCH DO PROVOZU PODLE ČSN/STN EN Ed. 2

OBEC SVOJŠíN. Obecně závazná vyhláška obce Svojšín č. 1/2015,

Transkript:

Supravodivost M. Odstrčil, T. Odstrčil FJFI - ČVUT, Břehová 7, 115 19 Praha 1 michal@qmail.com, tom@cbox.cz Abstrakt Účelem tohoto článku je seznámit čtenáře s naším experimentem, kdy jsme se snažili změřit přechodovou teplotu pro supravodiče YBaCuO a BiPbSrCaCuO, problémy těchto měření a možné způsoby vysvětlení a odstranění. 1 Teoretický úvod Supravodiče se dělí do 2 základních druhů, supravodiče I a II. typu.( do poznámky něco o tom že se tak nedělí vždy) My jsme naše měření prováděli na vysokoteplotních supravodičích, které se řadí do supravodičů II. typu. Jiné než vysokoteplotní není možné měřit ve školních praktikách, protože zatímco supravodiče, se kterými jsme pokus prováděli stačilo ochladit dusíkem, klasické nevysokoteplotní supravodiče by se musely chladit heliem a to už je přece jenom technicky náročnější. 2 Použité přístroje a pomůcky K měření jsme použili sadu na měření supravodivosti (obr. 1). Supravodič je v uložený sondě (číslo 2), která se vloží do dusíku. Výstup z tohoto přístroje, který převáděl měřené hodnoty odporu a teploty a napětí, jsme pak pomocí programu DataStudio zaznamenali do počítače. 3 Měření První měření jsem prováděli na supravodiči YBaCuO, protože ten byl integrovaný v měřící sondě už od výrobce. Měření probíhalo tak, že jsme sondu vložili do dusíku a zaznamenávali hodnoty. Sonda je hliníková krabička, ve které je umístěná?cuprexová? destička a na jí je připevněný supravodič. Destička se supravodičem je uvnitř krabičky umístěna tak, aby se nedotýkala stěn a teplo se přenášelo jen vzduchem, kterým je obklopena. Kdyby se supravodič vložil do dusíku přímo, tak by se sice dalo taky něco změřit (díky tomu že dusík je nevodivý), ale ten přechod by Obr. 1: Měřící aparatura s příslušenstvím 1

Obr. 2: Naměřené hodnoty v závislosti na čase byl tak rychlý (asi 20s), že by se téměř nic nedalo změřit. Po tom, co jsme supravodič ochladili, tak jsme ještě pro kontrolu vyzkoušeli opačný směr, kdy se sonda na vzduchu pomalu ohřívala. Při druhém měření jsme v sondě vyměnili supravodič a místo původního jsme tam vložili supravodič BiPbSrCaCuO, který měl vyšší přechodovou teplotu (podle výrobce 110K) a díky by měl být menší problém ho ochladit. S tím jsme provedli stejný postup, až na to, že jsme maximálně zesílili výstup z aparatury, protože odpor nového supravodiče byl řádově nižší. Supravodič YBaCuO měl odpor 5Ω a BiPbSrCaCuO měl 0,02Ω (údaj od výrobce, my jsme změřili 0,04Ω) 4 Problémy měření Problémem prvního měření bylo, že se nám nedařilo ochladit supravodič na dostatečnou teplotu, aby přešel do supravodivého stavu. První přákažka byla v tom, že průchodem měřícího proudu supravodičem a termistorem se supravodič slabě zahříval, ale protože jsme byli téměř na teplotě varu dusíku, tak i tento efekt zabraňoval přechodu. Proto jsme se pokusili několikrát vypnout měřící apararaturu a zase zapnout, aby měla teplota možnost poklesnout. Na obrázku 2 je vidět, jak i malý rozdíl teploty dokázal silně snížit odpor a naopak, jak krátké zapojení měřící aparatury dokázalo rychle ohřát supravodič. Z našeho měření nám vyšlo, že teplota přechodu je mezi -190 až -195. U druhého měření prováděného na supravodiči BiPbSrCaCuO (nazývaný také BSCCO) jsme přechodovou teplotu naměřili celkem přesné (nezapomenout zmínit jakou) hlavně díky tomu, že byla vyšší a nebylo ani potřeba vypínat měřící aparaturu. Problém byl, že graf závislosti odporu na teplotě vypadal dost zvláštně (obr. 3). 5 Závěr Naměřené hodnoty pro YBaCuO obr. 4 černé body, na nich je vidět, že odpor už začal padat k nule, ale není tam vidět ta část, kdy by už měl výt konstantní (nulový), to je nejspíše zapříčiněno tím, že teplota varu dusíku je -195, takže případně zastavení poklesu bylo mimo přesnost převodníku, přenášejícího data do počítače (skoky mezi hodnotami teploty jsou 5 ). To že do supravodivého stavu opravdu dostal jsme ověřili později pomocí magnetu, který nad supravodičem levitoval, když byl supravodič ponořený v kapalném dusíku. Naměřená závislost celkem odpovídá hodnotám od výrobce (obr. 5), až na to že nám odpor začal padat od 10 stupňů později. Vysvětlení toho je, že YBaCuO je citlivé na vlhkost a když je dlouhou dobu ve vlhku, tak se zhoršují jeho vlastnosti [2]. Vysvětlení naměřených hodnot BiPbSrCaCuO je už složitější. První možnost, která nás napadla, byla že je to nějaký zvláštní druh polovodiče. To by vysvětlovalo proč se odpor se snižující teplotou zvyšuje a pak klesá. A opravdu BiPbSrCaCuO se chová jako polovodič (odkaz), ovšem jenom při teplotách nad 900 [1]. Navíc jsme zjistili, že závislot odpru n teplotě tohoto supravodiče, měla vypadat podobně jako u YBaCuO, při 300 K by měl být elektrický odpor kolem 0,02Ω, a pak by měl s klesající teplotou klesat po přímce směrem k bodu (0 K, 0 Ω). 2

Obr. 3: BiPbSrCaCuO - Závislost odporu na teplotě Obr. 4: Odpor v závislosti na teplotě 3

Obr. 5: Hodnoty naměřené výrobcem Při teplotě kolem 150 K by se měl odpor začít odchylovat od této přímky směrem k nižším hodnotám, při 110 K by měla být odchylka od přímky 50%, při 108 K by měl být odpor nulový. Další nejpravděpodobnější vysvětlení by byl termoelektrický jev. Protože byl nový supravodič menší než ten předchozí, tak se nám ho nepodařilo připevnit do sondy úplně symetricky a díky tomu se na jedné straně dotýkal měděného plíšku a na druhé straně ne. Výsledný efekt mohl opravdu být, že se tam vytvořil teplotní gradient, a přestože tepotní rozdíl nemohl být moc velký,tak se tam mohlo generovat napětí, které by ovlivňovalo naměřené hodnoty. Protože navíc měřící aparatura byla zesílena na maximální hodnoty, termoelektrické napětí by stačilo v řádech desítek až stovek µ V aby se na měření pojevilo (na obr 4 je porovnání hodnot pro YBaCuO a BiPbSrCaCuO, přestože hodnoty BiPbSrCaCuO byly zesíleny, tak jsou stále mnohem nižší než hodnoty YBaCuO, aparatura neměřila odpor, ale napět ový úbytek na supravodiči při konstantním proudu). Navíc když jsme potom sondu vytáhli ven na vzduch a měřili závislost při ohřívání, tak byl ten vzestup a pokles odporu mnohem méně výrazný, protože se to na vzduchu ohřívalo pomaleji, než když to bylo ponořené v dusíku. Řešením tohoto problému by bylo připojit ten supravodič v sondě, tak aby byly obě strany ochlazovány symetricky. Na druhou stranu, díky Seebackově jevu jsme byli schopni změřit teplotu přechodu celkem přesně na 110K, protože se supravodivostí vymizel. Pokud tam nebyla ještě jiná chyba a kdyby se tam ten jev neobjevil, tak by díky nepřesností měřících přístrojů byla vidět jen vodorovná přímka jedné hodnoty odporu, která by někde v půlce přešla do druhé přímky od bod níž a ta by zůstala do konce. Takže bychom nebyly schpni hodnotu přechodu ani přibližně odhadnout. 6 Možnost dalšího měření Pro další měření YBaCuO by bylo nejlepší ho zkusit dát na pár hodin do pece (třeba keramické) možná by stačilo je pár hodin, pak by se měla jeho teplota pomalu snižovat. Tím by se měly obnovit jeho vlastnosti, druhá možnost je upéct si vlasní supravodič z prášku, ale to je ještě složitější [3] Supravodič BiPbSrCaCuO je potřeba v sondě pořádně upevnit, druhá možnost je komutovat měřící proud a z naměřených výsledků by pak šel složit graf neovlivněný termoelektrickým napětím. Měření je ale pořeba udělat s citlivějším digitálním převodníkem napětí do počítače, na převod by šli použít multimetry METEX, ty by měli 5x vyšší přesnost, ale nepodařilo se nám k nim sehnat ovladače. Jiná možnost je sehnat nějaká počítač s lepší laboratorní kartou, která by měla dosahovat ještě vyšší přesnosti (nejlépe v řádech µv) Reference [1] Oliver Eibl: United States Patent 5665662 US Patent Issued on September 9, 1997 4

[2] S. M. Arora, V. H. Desai and K. B. Sundaram: The effect of processing parameters on the environmental stability of YBaCuO superconductor Journal of Materials Science [3] Leybold didactic: Experiment Kit for Producing a Superconductor Leybold didactic GMBH: 2007 [4] Leybold didactic: Superconductor, Experiment Kit for Determining the Transition Temperature Leybold didactic GMBH: 2007 5