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Physik

Energie

Energieumwandlung in natur und technik

Wirkungsgrad und energieflussschemen bei energieumwandlungen

Die coole Welt der Supraleiter: Beispiele, Materialien und mehr!

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Die coole Welt der Supraleiter: Beispiele, Materialien und mehr!

Jens Torben Koblau

@jenstorbenkoblau_5a8cff

230 Follower

Supraleiter sind faszinierende Materialien mit einzigartigen elektrischen Eigenschaften, die bei bestimmten Temperaturen keinen elektrischen Widerstand aufweisen. Diese Präsentation gibt einen umfassenden Überblick über Supraleiter, ihre Geschichte, Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten.

Entdeckt 1911 von Heike Kamerlingh Onnes
Funktionieren durch Bildung von Cooper-Paaren bei tiefen Temperaturen
Vielversprechende Anwendungen in Teilchenbeschleunigern, Fusionsreaktoren und Medizintechnik
Herausforderungen: Hohe Kosten, aufwändige Kühlung, Umweltprobleme
Zukunftsperspektive: Supraleiter bei Raumtemperatur als Ziel der Forschung

14.3.2020

591

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Was sind Supraleiter?

Diese Seite führt in das Konzept der Supraleiter ein. Supraleiter sind spezielle Stromleitungen mit einzigartigen Eigenschaften:

Sie haben einen unmessbar kleinen elektrischen Widerstand.
Dies führt zu keinem Energieverlust bei der Stromleitung.
Supraleiter sind daher äußerst effizient in der Stromübertragung.
Sie besitzen eine charakteristische Sprungtemperatur, bei der der Widerstand abrupt auf Null fällt.

Definition: Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur keinen elektrischen Widerstand mehr aufweisen.

Highlight: Die Effizienz von Supraleitern macht sie zu vielversprechenden Kandidaten für zukünftige Energielösungen.

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Wie funktionieren Supraleiter?

Diese Seite erklärt den grundlegenden Mechanismus der Supraleitung:

Positiv geladene Teilchen (Kristall-Ionen) im Supraleiter Material ziehen Elektronen an.
Zwei Elektronen bilden ein sogenanntes Cooper-Paar.
Der Ort eines Cooper-Paares ist unbestimmt und erstreckt sich über tausende Kristall-Ionen.
Dies führt zur Bildung weiterer Cooper-Paare.
Es entsteht ein makroskopischer Quantenzustand.
Millionen von Cooper-Paaren teilen eine einzige Wellenfunktion.

Vocabulary: Cooper-Paare sind Elektronenpaare, die sich in Supraleitern bilden und für deren einzigartige Eigenschaften verantwortlich sind.

Definition: Ein makroskopischer Quantenzustand ist ein Zustand, in dem quantenmechanische Effekte auf makroskopischer Ebene sichtbar werden.

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Welche Stoffe sind Supraleitend?

Diese Seite listet verschiedene Supraleiter Materialien und ihre Sprungtemperaturen auf:

Aluminium: 1,14 K (-272,01°C)
Quecksilber: 4,15 K (-269°C)
YBa₂Cu₃O₈ (Yttrium-Barium-Cuprat): 92 K (-181,15°C)
HgBa₂Ca₂Cu₃O₈ (Quecksilber-Barium-Calcium-Kupfer-Sauerstoff-Gemisch): 133 K (-140,15°C)

Vocabulary: Die Sprungtemperatur ist die Temperatur, bei der ein Material supraleitend wird.

Example: YBa₂Cu₃O₇ ist ein Beispiel für einen Hochtemperatur-Supraleiter.

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Danke für eure Aufmerksamkeit

Die letzte Seite der Präsentation bedankt sich beim Publikum für die Aufmerksamkeit und lädt zu Fragen ein. Dies zeigt die Bereitschaft des Präsentators, das Thema Supraleiter weiter zu diskutieren und zu vertiefen.

Highlight: Die Möglichkeit, Fragen zu stellen, fördert das Verständnis und die Diskussion über die faszinierende Welt der Supraleiter.

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Thallium mit Kupferoxidschichten

Diese Seite zeigt eine Abbildung von Thallium-basierten Hochtemperatur-Supraleitern mit verschiedenen Kupferoxidschichten. Die Struktur wird für n=1, n=2, n=3 und n=4 Schichten dargestellt.

Example: Thallium-basierte Supraleiter mit Kupferoxidschichten sind ein Beispiel für Hochtemperatur-Supraleiter, die bei relativ hohen Temperaturen supraleitend werden.

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Probleme

Diese Seite diskutiert die Herausforderungen bei der Anwendung von Supraleitern:

Die meisten Supraleiter sind spröde und schlecht formbar.
Neue Supraleiter enthalten oft giftige Schwermetalle, was sie umweltschädlich macht.
Viele Supraleiter benötigen eine teure Kühlung mit flüssigem Helium.
Die Kühlung stellt ein Problem für die großflächige Anwendung dar.

Highlight: Die Notwendigkeit extremer Kühlung ist eines der Haupthindernisse für die breite Anwendung von Supraleitern.

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Verwendung

Diese Seite beschreibt die Anwendungen von Supraleitern:

Teilchenbeschleuniger verwenden supraleitende Magnetspulen.
Künftige Fusionsreaktoren könnten Supraleiter nutzen.
Supraleiter werden in Kernspintomographen (Supraleiter MRT) eingesetzt.

Trotz dieser Anwendungen gibt es noch keine großflächige Verwendung von Supraleitern, da sie zu teuer und aufwändig in der Handhabung sind.

Highlight: Die Verwendung von Supraleitern in der Medizintechnik, insbesondere in MRT-Geräten, ist eine der wichtigsten praktischen Anwendungen dieser Technologie.

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Quellen

Diese Seite listet die für die Präsentation verwendeten Quellen auf, darunter Bücher, Webseiten und ein YouTube-Video. Die Vielfalt der Quellen zeigt die umfassende Recherche, die für diese Präsentation durchgeführt wurde.

Highlight: Die Verwendung verschiedener Quellen, einschließlich wissenschaftlicher Literatur und Online-Ressourcen, gewährleistet eine fundierte und aktuelle Darstellung des Themas Supraleiter.

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Widerstandsverhalten von Quecksilber

Diese Seite zeigt ein Diagramm, das den elektrischen Widerstand von Quecksilber in Abhängigkeit von der Temperatur darstellt. Der Graph zeigt einen abrupten Abfall des Widerstands bei etwa 4,2 K, was die Sprungtemperatur von Quecksilber markiert.

Highlight: Der plötzliche Abfall des Widerstands bei der Sprungtemperatur ist ein charakteristisches Merkmal von Supraleitern.

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Zukunft der Supraleiter und Fazit

Diese Seite blickt in die Zukunft der Supraleiter-Technologie:

Es gibt Pläne, Supraleiter für Stromübertragung im Erdreich zu verwenden, um heutige Überlandleitungen zu ersetzen.
Eine große Herausforderung für die Zukunft ist die Entwicklung von Supraleitern bei Raumtemperatur.
Für wenige Millionstel Sekunden ist Supraleitung bei Raumtemperatur bereits heute möglich.

Highlight: Die Entwicklung von Supraleitern bei Raumtemperatur könnte eine Revolution in der Energietechnik und vielen anderen Bereichen auslösen.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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Was sind Supraleiter?

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Sie haben einen unmessbar kleinen elektrischen Widerstand.
Dies führt zu keinem Energieverlust bei der Stromleitung.
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Dies führt zur Bildung weiterer Cooper-Paare.
Es entsteht ein makroskopischer Quantenzustand.
Millionen von Cooper-Paaren teilen eine einzige Wellenfunktion.

Vocabulary: Cooper-Paare sind Elektronenpaare, die sich in Supraleitern bilden und für deren einzigartige Eigenschaften verantwortlich sind.

Definition: Ein makroskopischer Quantenzustand ist ein Zustand, in dem quantenmechanische Effekte auf makroskopischer Ebene sichtbar werden.

Welche Stoffe sind Supraleitend?

Diese Seite listet verschiedene Supraleiter Materialien und ihre Sprungtemperaturen auf:

Aluminium: 1,14 K (-272,01°C)
Quecksilber: 4,15 K (-269°C)
YBa₂Cu₃O₈ (Yttrium-Barium-Cuprat): 92 K (-181,15°C)
HgBa₂Ca₂Cu₃O₈ (Quecksilber-Barium-Calcium-Kupfer-Sauerstoff-Gemisch): 133 K (-140,15°C)

Vocabulary: Die Sprungtemperatur ist die Temperatur, bei der ein Material supraleitend wird.

Example: YBa₂Cu₃O₇ ist ein Beispiel für einen Hochtemperatur-Supraleiter.

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Highlight: Die Möglichkeit, Fragen zu stellen, fördert das Verständnis und die Diskussion über die faszinierende Welt der Supraleiter.

Thallium mit Kupferoxidschichten

Diese Seite zeigt eine Abbildung von Thallium-basierten Hochtemperatur-Supraleitern mit verschiedenen Kupferoxidschichten. Die Struktur wird für n=1, n=2, n=3 und n=4 Schichten dargestellt.

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Verwendung

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Quellen

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Widerstandsverhalten von Quecksilber

Highlight: Der plötzliche Abfall des Widerstands bei der Sprungtemperatur ist ein charakteristisches Merkmal von Supraleitern.

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Quellen

Widerstandsverhalten von Quecksilber

Zukunft der Supraleiter und Fazit

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