Принципи надпровідності.

Протікання струму в провідниках завжди пов'язане із втратами енергії, тобто з переходом енергії з електричного виду в тепловий вид. Цей перехід необоротний. Насправді, - і цей факт дивний, існує ряд провідників, у яких, при виконанні деяких умов, втрат енергії при протіканні струму немає!

Надпровідність, як і надплинність, були виявлені в експериментах при наднизьких температурах, поблизу абсолютного нуля температур. У міру наближення до абсолютного нуля коливання ґрати завмирають. Опір протіканню струму зменшується навіть згідно із класичною теорією, але до нуля при деякій критичній температурі Т_с, воно зменшується тільки згідно із квантовими законами.

Однак ці явища характерні тільки для слабких магнітних полів. Виявляється, сильне магнітне поле може проникати в матеріал, більше того, воно руйнує саме надпровідність! Уводять поняття критичного поля В_с, яке руйнує надпровідник. Воно залежить від температури: максимально при температурі, близької до нуля, зникає при перехід до критичної температури Тс. Для чого нам важливо знати напруженість, (або індукцію) при якій зникає надпровідність? Справа в тому, що при протіканні струму по надпровідникові фізично створюється магнітне поле навколо провідника, яке повинне діяти на провідник.

Чим більше струм, тим більше поле. Таким чином, при деякій індукції (або напруженості) надпровідність пропадає, а отже, через провідник можна пропустити тільки струм, менше того, який створює критичну індукцію.

У такий спосіб для надпровідного матеріалу ми маємо два параметри: критична індукція магнітного поля В_с і критична температура Тс.

Температурну шкалу в криогенній області умовно ділять на кілька областей по температурах кипіння зріджених газів: гелієва (нижче 4.2°К), воднева 20.5°К, азотна 77°К, киснева 90°К, аміак (-33 С). Якби вдалося знайти матеріал, у якого температура кипіння була б поблизу або вище водневої - витрат на підтримку кабелю в робочому стані було б вдесятеро менше ніж для гелієвих температур. При перехід до азотних температур був би виграш ще на кілька порядків величини. Тому надпровідні матеріали, що працюють при гелієвих температурах, хоча були відкриті більш 80 років тому, дотепер не знайшли застосування в енергетиці.