KRIOREZYSTYWNOŚĆ I NADPRZEWODNICTWO

KRIOREZYSTYWNOŚĆ ROZWIJA SIĘ DOŚĆ SZYBKO, ZAJMUJE SIĘ WYTWARZ. I UTRZYMYW. NISKICH TEMP. TAKIMI CIECZAMI SĄ: CIEKŁY HEL (4,2 K), CIEKŁY WODÓR (20,4 K), CIEKŁY AZOT (77,4 K), CIEKŁY TLEN (90,2 K). WRAZ ZE SPADKIEM TEMP. METALU, SŁABNĄ DRGANIA SIECI KRYSTALICZNEJ, KTÓRE NORMALNIE PRZESZKADZAJĄ RUCHOWI ELEKTRONÓW. ONE SŁABNĄ, WIĘC RUCH ELEKTRONÓW NIE JEST HAMOWANY I REZYSTYWNOŚĆ MALEJE.REZYST. METALU MOŻNA TRAKT. JAKO SUMĘ REZYSTYW. SKŁADOWYCH. ROR - REZ. RESZTKOWA, MA WARTOŚĆ STAŁĄ I OD TEMP. NIE ZALEŻY;; ROI - ZALEŻNA OD TEMP. I WRAZ Z NIĄ ROŚNIE

METAL	TEMPERATURA [ K ]
		293	78 (AZOT)	20 (WODÓR)	5 HEL
SREBRO MIEDŹ ZŁOTO ALUMINIUM BERYL WOLFRAM	61,0 59,0 45,3 36,8 20,0 18,8	378 500 238 333 2500 196	23800 50 000 8350 33 300 5560 17 500	100 000 91 000

MIEDŹ I ALUMINIUM SĄ STOSOWANE W PRAKTYCE JAKO TZW. PRZEWODNIKI KRIOREZYSTYWNE. ZMNIEJSZAJĄ SWOJĄ REZYSTYW. 1000 - KROTNIE

NADPRZEWODNICTWO - WYKAZUJE WIELE PIERWIASTKÓW, GŁÓWNIE METALI ORAZ STOPÓW I ZWIĄK. CHEM. (NAWET ORG). NIEKTÓRE Z TYCH MATERIAŁÓW STAJĄ SIĘ NADPRZEWODN. POWST. PRZY B.NISKICH TEMP., AINNE DOPIERO POD B. WYS. CIŚNIENIEM, A JESZCZE INNE TYLKO W POST. B.CIENKICH WARSTW. TEMP. KRYTYCZNE (PRZEJŚCIA W STAN NADPRZEW.:

CIŚN. NORMALNE	CIŚN. ZWIĘKSZONE	CIŚN. WARSTWY
Nb 9,2 Pb 7,3 Ga 6,2 Al. 1,2	La 12,0 Bi 7,3 Se 7,0 Al. 5,0	Be 9,6 Bi 6,0 Mo 5,0 W 4,0

OBECNIE ZNANYCH JEST 28 PERWIASTK., I OKOŁO 1000 STOPÓW I ZWIĄZK., KTÓRE WYKAZUJĄ WŁAŚĆ. NADPRZEWODNICTWA. W NORM. WARUNKACH, NAJWYŻ. TEMP. KRYT. MA NIOB, POD CIŚNIENIEM LA, W CIENKICH WARSTWACH BERYL. ISTNIEJE TAKŻE KRYT. POLE MAGN. I KRYT. GĘST. PRĄDU. PO PRZEKROCZENIU KRYT. INDUKCJI MAGN. ALBO KRYT. GĘSTOŚCI PRĄDU, NADPRZEW-O ZNIKA. CZYSTE METALE (OŁÓW, ALUMINIUM, CYNA) CHARAKT. SIĘ NISKIMI WARTOŚCIAMI IND. MAGN. I NAZWANO JE MIĘKKIMI NADPRZEW - NADPRZEW I-GO RODZAJU. W LATACH 30-TYCH WYKRYTO ŻE PEWNE STOPY NP. OŁOWIU Z BIZBATEM I PEWNE ZWIĄZKI MAJĄ DUŻO WIĘKSZE WART. IND. MAGN. I NAZWANO JE NADPRZEW. TWARDYMI - NADPRZEW. II-GO RODZAJU . DOBRY MATERIAŁ PRZEWODNIKOWY POWINIEN MIEĆ: MOŻLIWIE WYS. TEMP. KRYT., MOŻL. DUŻĄ IND. KRYT.,

MOŻL. DUŻĄ KRYT. GĘST. PRĄDU, TANIĄ I PROSTĄ TECHNOLOGIĘ. STOPY NIOBU Z CYRKONEM LUB Z TYTANEM SĄ ŁATWE W OBRÓBCE I SĄ CIĄGLIWE, ALE WIĘKSZE WART, TEMP. KRYT. I IND. KRYT. MAJĄ ZWIĄZKI MIĘDZYMETAL.-NE JAK NIOBEK CYNY, NIOBEK GERMANU.

NADPRZEWODNIKI	TK [ K ] ??B=O	T=0
NB NB - TI NB - ZR NB3 SN NB3 AL. NBC GE	9,2 10,0 10,8 18,0 18,4 23,2	0,2 13,0 12,0 24,5 32,4 36,0

NADPRZEW. WYSOKOTEMP.: TLENEK LANTANOWO-BOROWO-MIEDZIANY, TLENEK ITRAWO-BOROWO-MIEDZIANY, TLENEK TALOWO-BOROWO-WAPNIOWO-MIEDZIANY. ZAST: W CHWILI OBECNEJ DOSYĆ WĄSKIE (CEWKI NADPRZEWODZĄCE ELEKTROMAGNESÓW), GENERATORY MHD. PRZEWIDUJE SIĘ ZAST: SILNIK O DUŻEJ MOCY, KABLE NADPRZEW., ELEMENTY MASZYN CYFROWYCH

DIELEKTRYKI - MATERIAŁY ELEKTRO-IZOLACYJNE

DIELEKTRYKI LOTNE (GAZY NATURALNE, SYNTETYCZNE, POWIETRZE (PRÓŻNIA), DIE. CIEKŁE (OLEJE MINERALNE, SYNTETYCZNE, ROŚLINNE) DE. STAŁE (NIEORGANIECZNE [NATURALNE, SZTUCZNE] ORGANICZNE [NATURALNE, SZTUCZNE]). W ELEKTROTECHN. STOS. SIĘ\; CO2, WODÓR, DWUTLENEK - SIARKI, }}}DIE. LOTNE, OLEJE MINERALNE, Z ROPY NAFT., NIEKT. OLEJE ROŚL. }}}DIE. CIEKŁE. ZE WZGLĘDU NA STRUKTURĘ, MOŻNA STOS. INNY PODZIAŁ (DOTYCZĄCY CIAŁA SKUPIENIA ORAZ POCHODZENIA) PODZ:DIE. OBOJĘTNE (NIEPOLARNE - POLIETYLEN, POLIPRPYLEM\N, TEFLON, PLEKSIGLAS, POLISTYREN), DIE. DIPOLOWE (POLARNE - CIEKŁE:WODA, ALKOHOL ETYLOWY, ACETON;; STAŁE: CELULOZA, POLICHLOREK WINYLU, ŻYWICA EPOKSYDOWA), DIE. JONOWE (KCL, INNE SOLE, RÓŻNE MINERAŁY, KWARC, SZKŁO, PORCELANA, INNE MATER. CERAMICZNE

POLARYZACJA DIELEKTRYKÓW - W DIE., JEŻELI SIĘ ZNAJD. W POLU ELEKTRYCZNYM, WYSTĘP. ZJAW. POLARYZACJI, TZN. RPZEMIESZCZ. SIĘ ŁAD. ELE., W ATOMACH, CZĄSTECZKACH, BĄDŹ TEŻ W STRUKT. MAKROSKOPOWYCH. RODZAJE POLAR.: ELEKTRONOWA, ATOMOWA, DIPOLOWA, MAKROSKOPOWA (STRUKTURALNA)

1) POL. ELEKTRONOWA - POLEGA NA ELAST. ODKSZTAŁCENIU POWŁOKI ELEKTRONOWEJ, WZGLĘDEM JĄDRA. WYSTĘP. ONA WE WSZYSTK. DIE-CH, W ZAKRESIE WSZYSTKICH CZĘSTOTLIWOŚCI, AŻ DO NADFIOLETU, CZAS TRWANIA TEJ POLARYZACJI JEST B. KRÓTKI [10-14-10-15 S].

2) POL. ATOMOWA (JONOWA) - POLEGA NA DEFORMACJI UKŁADU JĄDER W ATOMACH I POWŁOK ELEKTRONOWYCH. WYSTĘP. WIĄZANIA KOWALENCYJNE, JEŻELI CZĄSTECZKA MA BUDOWĘ POLARNĄ. MOMENT DIPOLOWY MI=ROx L. CZAS POWSTANIA TEJ POLAR. 10-13 S, WOBEC TEGO POLAR. TA WYSTĘP. W DIE. STAŁYCH, W ZAKRESIE CZĘSTOTL. AŻ DO PODCZERWIENI.

3)POLAR. DIPOLOWA - POLEGA NA USTAWIENIU SIĘ MOLEKUŁ DIPOLOWYCH W KIERUNKU POLA ELE. POL DIPOLOWA - POL ORIENTACJI. WARUNKIEM POWSTANIA TEJ DEF. JEST TO, ABY CZĄSTKI POSIADAŁY BUDOWĘ DIPOLOWĄ MUSZĄ POSIADAĆ TRWAŁY MOMENT DIPOLOWY, ORAZ DOSTATECZNA ENEGRIA TERMICZNA CZĄSTECZEK, POZWALAJĄCA NA ICH ODWRACANIE SIĘ. PRZY ODPOWIEDNIO NISKIEJ TEMP. CZĄSTECZKI „
ZAMARZAJĄ”, STAJĄ SIĘ NIERUCHOME I NIE MOGĄ WYKONYWAĆ OBROTÓW. CZAS POWST. TEJ POLAR. ZWIĄZANY Z OBROTEM TYCH DIPOLI NAZYWANY JEST CZASEM RELAKSACJ, JEST ON DŁUŻSZY I ZALEŻY OD WYMIARÓW CZĄSTECZEK I TEMP. W TEMP. POKOJOWEJ [10-5 - 10+10 S]. WOBEC TEGO. POLARYZACJA TA ZANIKA PRZY MNIEJSZYCH CZĘSTOTL. (ZANIKA O DŁ. FALI 1CM). TA POLARYZACJA POWODUJE STRATY ENERGII W CAŁYM ZAKRESIE CZĘSTOTL AŻ DO ZANIKU POLARYZACJI. W POLARYZ. ELE. I ATOMOWEJ NIE MA STRAT ENERGII. TE POLARYZACJĘ UZYSKUJĄ TYLKO PEWNE ZJAWISKA REZONANSOWE, GDY TAKI REZ. WYSTĘPUJE, TO SĄ STRATY ENERGII. DLA ELE. POLAR. REZONANS WYSTĘP. W ZAKRESIE ŚWIATŁA WIDZIANEGO, DLA JONOWEJ - W ZAKRESIE PODCZERWIENI

4)POLARYZACJA MAKROSKOPOWA (STRUKTURALNA) - POLEGA NA PRZESUWANIU WEWNĄTRZ DIELEKTRYKA NOŚNIKÓW ŁADUNKU ELE (PRZEDE WSZYSTKIM JONÓW). PRZESUW. SIĘ ONE POD WPŁYWEM POLA ELE., ALE TYLKO W PEWNYCH GRANICACH. DO GRANICY RÓŻNYCH DIE. , JEŻELI IZOLACJA JEST UWARSTWIONA, DO DIE. O BUDOWIE POLIKRYSTALICZNEJ. NA GRANICY ZIAREN ZATRZYMUJĄ SIĘ TE ŁADUNKI. MÓWIMY, ŻE JEST TO NP.: POLAR. MIĘDZYWARSTWOWA, JEŻELI DIELEKTRYK MA STRUKTURĘ WARSTWOWĄ, ALBO POLAR. ŁADUNKU PRZESTRZENNEGO, PRZY NIEJEDNOLITEJ STRUKTURZE WEWNĘTRZNEJ MATERIAŁU. POLARYZ. MAKROSKOPOWĄ MOŻNA ROZPATRYWAĆ NA PRZYKŁADZIE KONDENSATORA DWUWARSTWOWEGO (TZW. MODEL MAXWELLA - WAYNERA). PO WŁĄCZENIU NAPIĘCIA STAŁEGO, KONDENSATOR BĘDZIE SIĘ ŁADOWAŁ. W PIERWSZEJ CHWILI POPŁYNIE STOSUNKOWO DUŻY PRĄD I BĘDZIE ON MALAŁ AŻ TEN KONDENSATOR SIĘ NIE NAŁADUJE (NIE MALEJE DO ZERA). DIELEKTRYKI O PODOBNYCH WŁASNOŚCIACH CHARAKT. SIĘ MAŁYM PRĄDEM ABSORBCJI I DUŻĄ STAŁĄ CZASU. NATOMIAST ZAWILGOTNIENIE MATERIAŁU SZCZEGÓLNIE W DIE. MIKROSKOPIJNYCH, GDZIE WILGOĆ ZWIĘKSZA PRĄD ABSORBCJI I JEDNOCZEŚNIE ZMNIEJSZA STAŁĄ CZASU T. TO ZJAWISKO JEST BARDZO ISTOTNE DLA PRAKTYKI, PONIEWAŻ CZĘSTO CHCEMY NA PODSTAWIE POMIARÓW PROFILAKT. WIEDZIEĆ, CZY DANA IZOLACJA JEST ZAWILGOCONA CZY NIE. JEŻELI NAPIĘCIE JEST ZMIENNE, TO TE RELAKSACJE NIE NADĄŻAJĄ ZA ZMIANAMI POLA ELE. W PRZAKTYCE, POL. MAKROSK. ZANIKA W ZAKRESIE CZĘSTOTLIWOŚCI AKTYWNYCH. TEJ POLARYZACJI TOWARZYSZĄ STRATY ENERGII, AŻ DO ZANIKU. JEST JESZCZE TZW. POL. SPONTANICZNA, KTÓRA WYSTĘP. W TZW. FERRODIELEKTRYKACH. POLAR. SPONT. WYKAZUJE RÓWNIEŻ PĘTLĘ HISTERYZY ELEKTRYCZNEJ, A NIE MAGNETYCZNEJ.

SKUTKI ZJAWISK POLARYZACYJNYCH - ZJAW. POLARYZACYJNE DECYDUJĄ O PRZENIKALNOŚCI ELE. MATERIAŁÓW, ORAZ O STRATACH DIE.

XXX

NATĘŻENIE POLA ELE. JEST TO SAMO. W PRZYPADKU KONDEN, Z MATERIAŁEM IZOLACYJNYM, MUSI DOPŁYNĄĆ DODATKOWY ŁADUNEK (+,-). DOPŁYNĄŁ ON NA SKUTEK POLARYZACJI.

---