GABRIEL ALVAREZ ROJASTATIANA

SUPERCONDUCTORES ELECTRICOS

DEFINAMOS QUE ES UN CONDUCTOR ELECTRICO

Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja

AHORA UN SUPERCONDUCTOR ELECTRICO:

Es un material que no opone resistencia al flujo

de corriente eléctrica por él.

La superconductividad es una propiedad presente en muchos metales y algunas cerámicas, que aparece a bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de resistividad a partir de cierta temperatura característica de cada material, denominada temperatura crítica.

¿Cuál es la característica de estos metales que les permite superconducir fácilmente la corriente eléctrica?

La estructura de elementos metálicos como el cobre, la plata, el aluminio, etc., permite la existencia de electrones que no están firmemente ligados a los núcleos de los átomos metálicos. Estos electrones pueden visualizarse como si estuvieran brincando o inmigrando de un átomo a otro del metal y, por lo tanto, ocupan un volumen mayor que el de los electrones firmemente ligados a los núcleos. Así pues, cuando un trozo de metal se somete a una diferencia de potencial eléctrico los electrones que entran al metal por la terminal negativa producen un desplazamiento o corriente de los electrones no localizados, de manera que por cada carga que entra al conductor una cantidad equivalente sale por la terminal positiva. Esto produce la imagen de que existe un flujo de carga eléctrica a través del metal y eso es lo que comúnmente denominamos corriente eléctrica

El hecho de que la teoría que explicaba este fenómeno se mostrara tan elusiva tiene su justificación en que ni la teoría clásica de materiales, construida por Drude y Lorentz, ni la posterior teoría cuántica que Bloch y Grüneisen desarrollaron en la década de los treinta podían dar cuenta del fenómeno de la desaparición de resistencia eléctrica.

La superconductividad no es una propiedad de una nueva clase de materiales sino un nuevo estado de la materia, donde algo le sucede a la estructura de la red atómica a tan bajas temperaturas, de manera que se abren microsurcos por los que los electrones transitan libremente sin colisiones con otros electrones ni átomos.

Además de la repentina desaparición de la resistencia eléctrica se produce un fenómeno propio de los superconductores tipo I, la eliminación de su interior de cualquier resto de campo magnético. Estos procesos se presentan a una temperatura denominada temperatura crítica, y cada material tiene su propia temperatura crítica específica.

Al acercar un imán (A) a un superconductor (B), se produce en este una imagen magnética (C) que lo repele. La intensidad de la fuerza de repulsión determina la altura a la que puede "flotar" el imán. Conforme más poderoso sea el imán, más poderosa será su imagen y mas intensa será la fuerza de repulsión, produciendo una flotación a mayor altura. Todo esto ocurre sin importar si el imán está quieto, trasladándose o girando sobre sí mismo. Siempre aparece una imagen instantánea de el en el superconductor, que lo repele y lo hace flotar. Por el efecto Meissner sabemos que el estado superconductor es un estado de la materia en el que no existe resistencia al paso de la corriente eléctrica y en el que los electrones se hallan en un estado muy especial de gran poder y correlación de unos con otros. En virtud de este estado, los campos magnéticos no pueden penetrar al superconductor. La manera en que el superconductor genera la imagen del imán es moviendo a los electrones, generando corrientes superficiales que, a su vez, generan un campo magnético que corresponden exactamente a la imagen del imán , produciéndose así la repulsión y, por lo tanto, la levitación. 

1.) Los superconductores se pueden utilizar en el transporte levitado por electroimanes. Cuando se utilizan electroimanes para levitar un vehículo, por ejemplo trenes, para eliminar la fricción y alcanzar altas velocidades, los electroimanes pierden energía en calor. Utilizando superconductores, además de no perder energía en calor por su nula resistencia, el tamaño disminuiría notablemente.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

1.) Los superconductores se pueden utilizar en el transporte levitado por electroimanes. Cuando se utilizan electroimanes para levitar un vehículo, por ejemplo trenes, para eliminar la fricción y alcanzar altas velocidades, los electroimanes pierden energía en calor. Utilizando superconductores, además de no perder energía en calor por su nula resistencia, el tamaño disminuiría notablemente.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

2.) En el plano médico, los superconductores también aportan, en el biomagnetismo. La resonancia magnética ya existe, pero puede ser mejorada con un campo magnético más fuerte derivado de electroimanes superconductores. Además de esto, existen dispositivos llamados SQUIDs (Superconductor QUantum Interference Device), que pueden detectar un cambio en el campo magnético 100 billones de veces menor a la fuerza que mueve a una aguja en una brújula. Con esto, se pueden examinar profundidades del cuerpo sin necesidad de fuertes campos magnéticos.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

 3.) Los superconductores se pueden utilizar en aceleradores de partículas de muy alta energía. Estos podrían acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz. Con electroimanes superconductores esto podría ser posible.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

 3.) Los superconductores se pueden utilizar en aceleradores de partículas de muy alta energía. Estos podrían acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz. Con electroimanes superconductores esto podría ser posible.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

4.) Otro uso importante y posiblemente de grandes alcances exitosos de los superconductores son los generadores. La eficiencia de generadores superconductores rebasaría un 99% y el tamaño sería alrededor de la mitad de los convencionales. Además, cables superconductores en vez de cobre, podrían aumentar la transmisión de energía en un cable, por lo que se mejoraría hasta en un 7000% la eficiencia con respecto al espacio utilizado.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

4.) Otro uso importante y posiblemente de grandes alcances exitosos de los superconductores son los generadores. La eficiencia de generadores superconductores rebasaría un 99% y el tamaño sería alrededor de la mitad de los convencionales. Además, cables superconductores en vez de cobre, podrían aumentar la transmisión de energía en un cable, por lo que se mejoraría hasta en un 7000% la eficiencia con respecto al espacio utilizado.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

5.) En el área de computación tienen aplicaciones sorprendentes. Se pretende construir computadoras "petraflop", las cuales pueden realizar mil trillones de operaciones por segundo, mientras que la más avanzada tecnología en computadoras sólo puede realizar 12.3 trillones de operaciones por segundo.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

6.) Militarmente, los superconductores también tienen importantes aplicaciones. SQUIDs con superconductores de alta temperatura se han usado para detectar submarinos y minas. Además, se han utilizado reducidos, en tamaño, motores para barcos navales. La más grande aplicación militar de los superconductores está en las "E-bombs", las cuales podrían crear u fuerte campo magnético con superconductores que generarían un pulso electromagnético de gran intensidad que deshabilitaría cualquier equipo eléctrico enemigo.

7.) Limpieza de aguas contaminadas. Por medio de campos magnéticos se pueden separar las impurezas que al estar disueltas en agua quedan ionizadas y al fluir a través de un campo magnético pueden ser desviadas por éste y ser apartadas del agua.

USOS Y EJEMPLOS DE LOS SUPERCONDUCTORES

DESVENTAJAS. • El mayor problema existente es que por el momento sólo

se han encontrado materiales superconductores que funcionan a muy bajas temperaturas, y el coste es mucho más elevado que las pérdidas que se producen.

Los superconductores se quieren utilizar para construir trenes de levitación electromagnética y monorraíles, pero por el momento el elevado coste impide la progresión de esta tecnología de los superconductores.

BIBLIOGRAFIA• http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/0

64/htm/sec_12.htm• http://www.astromia.com/glosario/superconductor.htm• http://es.wikipedia.org/wiki/• http://www.youtube.com/watch?v=u8LKbh8BNeY&feature=related• http://www.youtube.com/watch?v=316nJTkhBPs&feature=related