Techniklexikon

Supraleitung

Physikalischer Effekt, bei dem der elektrische Widerstand eines Werkstoffs unterhalb einer kritischen Temperatur und magnetischen Feld stärke abrupt zu null Ohm wird und magneti sehe Felder aus dem Inneren des Stoffes in eine dünne Oberflächenschicht gedrängt wer den. Der elektrische Leiter heißt im Fall der S. Supraleiter. Ist er ringförmig aufgebaut, so kann in ihm ein Strom ohne Zuführung von Energie beliebig lange fließen. Der Zustand der S. ist nicht nur von der extremen Abkühlung bis nahe dem absoluten Nullpunkt abhängig, sondern auch von der Höhe des Stromflusses durch den Leiter und von außen einwirkenden Magnetfeldern. Übersteigt der Strom bzw das Magnetfeld einen bestimmten Maximalwert, kann auch bei extremer Abkühlung keine S. erreicht werden (Kryospeicher). Der im Supraleiter fließende Strom wird durch sog. Cooper-Paare getragen: das sind Elektronenpaare, bei denen die beiden Elektronen jeweils einen entgegengesetzt gleich großen Impuls und Spin (Eigendrehimpuls) haben. Es gibt eine Vielzahl chemischer Elemente und Verbindungen, bei denen die S. nachgewiesen werden konnte. Die kritischen Temperaturen liegen zwischen 0,2 K und etwa 20 K, bei theoretischen Werten < 40 K. S. bei höheren Temperaturen konnte trotz theoretischer Modelle zu anderen Mechanismen noch nicht experimentell erreicht werden. Die praktische Nutzung der S. wird in der Kxyoelektronik und Kryoelektrotechnik (supraleitende Motor- und Elektromagnetwicklungen bzw. Energieübertragungskabel) angestrebt. Supraleitung, Tieftemperaturphysik und -technik , Phänomen, bei dem einige Metalle (Supraleiter) bei einer sog. Sprungtemperatur T_c sprunghaft ihren elektrischen Widerstand verlieren und der Meissner-Ochsenfeld-Effekt auftritt. Abhängig davon, wann die betrachtete Probe supraleitend wird, werden Supraleiter erster Art und Supraleiter zweiter Art unterschieden. Die Supraleitung kann als eine Manifestation der Suprafluidität gesehen werden, wobei die Leitungselektronen des Metalls die »Flüssigkeit« bilden (Bändermodell).