Superjuht vs täiuslik dirigent
Ülijuhid ja täiuslikud juhid on kaks elektroonikas laialdaselt kasutatavat terminit. Neid kahte nähtust mõistetakse tavaliselt valesti kui ühte. See artikkel püüab arusaamatust kõrvaldada, tutvustades ülijuhi ja täiusliku juhi sarnasusi ja erinevusi.
Mis on täiuslik dirigent?
Materjali juhtivus on otseselt seotud materjali eritakistusega. Vastupidavus on elektri- ja elektroonikavaldkonna põhiomadus. Kvalitatiivses määratluses olev takistus näitab meile, kui raske on elektrivoolul voolata. Kvantitatiivses mõttes võib kahe punkti vahelist takistust määratleda kui pinge erinevust, mis on vajalik ühikulise voolu võtmiseks määratletud kahe punkti vahel. Elektritakistus on elektrijuhtivuse pöördväärtus. Objekti takistus on defineeritud kui objektil oleva pinge ja seda läbiva voolu suhe. Juhi takistus sõltub vabade elektronide hulgast keskkonnas. Pooljuhi takistus sõltub enamasti kasutatavate dopinguaatomite arvust (lisandite kontsentratsioonist). Süsteemi takistus vahelduvvoolule erineb alalisvoolu takistusest. Seetõttu võetakse vahelduvvoolu takistuse arvutamise palju lihtsamaks muutmiseks kasutusele mõiste impedants. Ohmi seadus on teemaresistentsuse arutamisel kõige mõjukam seadus. Selles öeldakse, et antud temperatuuri korral on kahe punkti pinge ja neid punkte läbiva voolu suhe konstantne. Seda konstanti nimetatakse nende kahe punkti vaheliseks takistuseks. Takistust mõõdetakse oomides. Täiuslik juht on materjal, millel puudub igasugune takistus. Täiuslik juht ei vaja täiusliku juhtivuse säilitamiseks mingeid väliseid tegureid. Täiuslik juhtivus on kontseptuaalne olukord, mida mõnikord kasutatakse arvutuste ja projektide hõlbustamiseks, kui eritakistus on tühine.
Mis on ülijuht?
Ülijuhtivuse avastas Heike Kamerlingh Onnes 1911. aastal. See on nähtus, mille puhul eritakistus on täpselt null, kui materjal on teatud iseloomuliku temperatuuri all. Ülijuhtivust saab täheldada ainult teatud materjalides. Teoreetiliselt, kui materjal on ülijuhtiv, ei saa materjali sees esineda magnetvälja. Seda saab jälgida Meissneri efektiga, mis seisneb magnetvälja joonte täielikul väljumisel materjali sisemusest, kui materjal läheb üle ülijuhtivasse olekusse. Ülijuhtivus on kvantmehaaniline nähtus ja ülijuhi oleku selgitamiseks on vaja teadmisi kvantmehaanikast. Ülijuhi lävitemperatuuri nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks. Kui materjali temperatuur langeb üle kriitilise temperatuuri, langeb materjali takistus järsult nullini. Ülijuhtide kriitilised temperatuurid on tavaliselt alla 10 kelvini. Hiljuti avastatud kõrge temperatuuriga ülijuhtide kriitiline temperatuur võib olla kuni 130 kelvinit või rohkem.
Mis vahe on ülijuhil ja täiuslikul juhil?
• Ülijuhtivus on reaalses elus esinev nähtus, samas kui täiuslik juhtivus on arvutuste hõlbustamiseks tehtud eeldus.
• Täiuslike juhtide temperatuur võib olla mis tahes, kuid ülijuhid eksisteerivad ainult materjali kriitilisest temperatuurist madalamal.
