Bir Fizikçi, Dirençsiz Elektriğin Dünyamıza Nasıl Güç Verebileceğini Açıklıyor

Bir Fizikçi, Dirençsiz Elektriğin Dünyamıza Nasıl Güç Verebileceğini Açıklıyor

Modern dünya elektrikle çalışır ve bu elektriği gezegendeki her ışığa, televizyona, ısıtma sistemine, cep telefonuna ve bilgisayara taşıyan tellerdir. Ne yazık ki, bir kömür veya güneş enerjisi santralinde üretilen elektriğin ortalama yüzde 5'i, elektrik santralden nihai varış noktasına iletilirken kayboluyor. Bu, yalnızca ABD'de yılda 6 milyar dolarlık bir kayıp anlamına geliyor.

Süper iletkenlerin bu dirençsiz özelliği, içinden akım geçtiğinde ısınan bakır veya alüminyum gibi standart elektrik iletkenleriyle çarpıcı bir tezat oluşturuyor. Bu, elinizi pürüzlü bir halı üzerinde kaydırmaya kıyasla elinizi pürüzsüz, kaygan bir yüzey üzerinde hızlıca kaydırmaya benzer. Halı daha fazla sürtünme ve dolayısıyla daha fazla ısı üretir. Elektrikli tost makineleri ve eski tarz akkor ampuller, ısı ve ışık üretmek için direnç kullanır, ancak direnç elektronik cihazlar için sorun oluşturabilir. Yarı iletkenler, iletkenlerinkinden daha düşük bir dirence sahiptir, ancak yine de süper iletkenlerden daha yüksektir.

Süperiletkenlerin bir başka özelliği de manyetik alanları itmeleridir. Bu etkinin büyüleyici sonucunun videolarını görmüş olabilirsiniz: Mıknatısları bir süper iletken üzerinde havaya kaldırmak mümkündür.

Süper iletkenler nasıl çalışır?

Tüm süper iletkenler, elektriksel olarak nötr olan malzemelerden yapılmıştır - yani atomları, eşit sayıda pozitif yüklü protona sahip bir çekirdeği çevreleyen negatif yüklü elektronlar içerir.

Bir telin bir ucunu pozitif yüklü bir şeye, diğer ucunu da negatif yüklü bir şeye bağlarsanız, sistem elektronları hareket ettirerek dengeye ulaşmak isteyecektir. Bu, teldeki elektronların malzeme içinde hareket etmeye çalışmasına neden olur.

Normal sıcaklıklarda, elektronlar biraz düzensiz yollarda hareket eder. Genellikle bir telin içinde serbestçe hareket etmeyi başarırlar, ancak arada bir malzemenin çekirdekleriyle çarpışırlar. Bu çarpışmalar elektron akışını engelleyen, dirence neden olan ve malzemeyi ısıtan şeydir.

Tüm atomların çekirdekleri sürekli titreşir. Süperiletken bir malzemede, hareket eden elektronlar rastgele uçmak yerine, titreşen çekirdeklerle senkronize olacak şekilde atomdan atoma geçerler. Bu koordineli hareket hiçbir çarpışma ve dolayısıyla direnç ve ısı üretmez.

Bir malzeme ne kadar soğursa, elektronların ve çekirdeklerin hareketi o kadar düzenli hale gelir. Bu nedenle mevcut süper iletkenler yalnızca aşırı düşük sıcaklıklarda çalışır.

Elektroniğin faydaları

Bilim adamları oda sıcaklığında süper iletken bir malzeme geliştirebilirlerse, elektronikteki teller ve devreler çok daha verimli olur ve çok daha az ısı üretir. Bunun faydaları yaygın olacaktır.

Elektriği iletmek için kullanılan teller süper iletken malzemelerle değiştirilseydi, bu yeni hatlar mevcut kablolardan beş kata kadar daha verimli elektrik taşıyabilecekti.

Bilgisayarların hızı çoğunlukla, bir çip üzerindeki tek bir elektrik devresine kaç tel sığdırılabileceği ile sınırlıdır. Tellerin yoğunluğu genellikle atık ısı ile sınırlıdır. Mühendisler süper iletken teller kullanabilirlerse, bir devreye daha fazla kablo sığdırabilir ve bu da daha hızlı ve daha ucuz elektroniklere yol açabilir.

Son olarak, oda sıcaklığındaki süper iletkenlerle, trenlerden enerji depolama cihazlarına kadar her türlü uygulama için manyetik kaldırma kullanılabilir.

Heyecan verici haberler sunan son gelişmelerle birlikte, hem yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin temel fiziğine bakan araştırmacılar hem de yeni uygulamalar bekleyen teknoloji uzmanları dikkat çekiyor.

Kaynak: Inverse