超导体


利用超导技术为人类工作

超导多年来一直是工程师们激动人心的领域。他们利用磁铁中的超导性制造了MRI机器所需的超强磁铁。他们已经在高架列车(磁悬浮列车)中使用了超导磁体。超导电路使计算机具有更快的性能。喷气推进实验室的创新者已经在零重力实验中使用超导磁铁使老鼠悬浮。超导性有可能使长距离高电压非常有效电力传动。超导技术的应用是无限的,只要我们能弄清楚如何使它具有成本效益。

1)。Basics—基本原理
2)。材料。一般导体和设计
3)。应用-超导体的用途
4)。未来
5)。视频

1)。基础知识:

超导是一种无电阻现象当材料冷却到一定温度(“临界温度”)以下时,在材料中(不耗散电阻加热)和磁场的排出。

电阻和电场都会降低导体的效率。在电磁体中,核心材料中的涡流会降低磁铁的最大潜在强度。利用超导性可以消除或减少涡流。

如果我们看看超导在电力传输中的应用,那是相当有趣的。在正常温度下,电阻在一种类似于电线产生热量——这是一种多余的产品。


在正常的交流输电中,导线的电阻率会浪费能量。
使用超导体不会产生电力损耗。

在实验中,高压电线被放置在地下并保持超低温。利用超导性,更多的电能可以在导体上传输,并且损耗最小。这种线路可以建造数百英里长,将风电场与电网的高需求区域连接起来。这将解决长期存在的问题,即在远离城市的地方拥有强大的电力来源,但在传输过程中会损失20%或更多的电力。

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2)。材料:

电阻率在金属导体随着温度的降低而降低,但你不能简单地通过降低金属的温度来实现超导。金属中的杂质使其不能实现超导。多年来,工程师们一直在试验并找到了制造的方法电缆和特殊材料的磁铁线圈。

上图:超导导线可以制成金属“磁带”

上图:超导技术的先驱之一马克·本茨(Mark Benz)拥有一种铌锡导体,用于制造强大的超导磁体,这种特殊的磁体设计有一个特殊的腔体,已被制造并销售给许多研究机构。

3)。超导技术的应用:

电线/连接:
电力传输
电线
高速数字电路

磁铁:

核磁共振成像
高能研究磁铁——研究各种事物的各种用途
粒子加速器(物理研究)泰威顿

射频滤波器
磁悬浮高速列车,磁悬浮

透视心脏(鱿鱼)
铁路/线圈炮
故障电流限制器
电动机和发电机(超导体在转子上的应用)

4)。未来

世界各地的研究小组继续改进所谓的低温超导体(LTS),并努力降低设备的制造成本。在过去的几十年里,人们发现和发展了高温超导体(HTS)。高温超导在液氮温度(90开尔文)和稍高的温度下都能表现出超导特性。LTS在LTS设备中使用(4.2K)液氦。工作在77K以下的超导体被认为是超导体。高温超导技术是一个令人兴奋的领域,它可以降低超导技术的成本。

5)。视频:

纪录片:斯克内克塔迪的奇才:卡尔·罗斯纳——超导体的先驱
爱迪生科技中心的这部纪录片讲亚慱足球网址多少述了卡尔·罗斯纳(Carl Rosner)的生活,他是通用电气(General Electric)突破性超导体团队的一员。他们继续创建了Intermagnetics General公司,该公司生产了更好的核磁共振成像,现在归飞利浦所有。这部视频纪录片涵盖了工程历史上一个独特的时期和地点。

简短的在线视频:

磁共振成像是如何工作的:

由薄金属带制成的超导线圈的开发(用于研究磁体):

磁悬浮列车的想法:

超导体方面的特色工程师:

Heike Kamerlingh恩纳港——1911年发现超导性。莱顿,问

贝尔实验室:
约翰巴丁

通用电气/ Intermagnetics
卡尔·h·Rosner
Ivar杰伯
霍华德·哈特
马克·g·奔驰
w . DeSorbo
Charles Bean
约翰•菲舍尔
保罗•斯沃茨

其他值得注意的创新者:
k .立川
赫伯特Frohlich
大卫松树
布莱恩Pippard
利昂·库珀
罗伯特Schrieffer
Georg Bednorz
k·亚历克斯·穆勒

目前值得注意的超导公司和研究机构:
牛津仪器
飞利浦
AML超导与磁学
磁悬浮
日本超导体技术公司
超导电子
还有其他一些日本公司也开创了超导技术,并将继续这样做。


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来源:
-采访卡尔·罗斯纳。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心,2007
- Mark G. Benz的访谈。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心,2008年
-采访霍华德·哈特。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心,2007

-Copper.org
- Horst Rogalla和Peter H. Kes的《超导100年》


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