Kann ein supraleitender Draht unbegrenzt Strom leiten?

Ein supraleitender Draht hat keinen elektrischen Widerstand und erwärmt sich daher nicht, wenn Strom durch ihn fließt. Nicht supraleitende Drähte können durch zu viel Strom beschädigt werden, weil sie zu heiß werden und schmelzen. Aber da Strom der Fluss von Elektronen ist, können doch nicht unbegrenzt viele Elektronen fließen?

Antworten (3)

Das Problem beim Versuch, riesige Strommengen durch einen Supraleiter zu leiten, besteht darin, dass jeder fließende Strom ein um ihn herum kreisendes Magnetfeld erzeugt ( Ampere-Gesetz ). Ein Supraleiter stößt auch alle Magnetfelder aus sich selbst heraus ( Meißner-Effekt ), was Sie also erhält, sind viele Magnetfeldlinien, die alle direkt außerhalb der Oberfläche des Supraleiters gebündelt sind, was dort ein starkes Magnetfeld erzeugt.

Magnetfelder zerstören die Supraleitung. Jeder Supraleiter hat ein "kritisches Feld", bei dem er aufhört zu leiten (was eigentlich stark von der Temperatur abhängt). Irgendwann wird also das vom Strom erzeugte Magnetfeld zu groß für den Supraleiter, und er wird „löschen“, was bedeutet, dass er die Supraleitung abrupt stoppt, und dann wird die Energie des fließenden Stroms sehr schnell in Wärme umgewandelt.

Ein supraleitender Magnetquench kann eine beträchtliche Explosion erzeugen!

Beachten Sie, dass Sie von einer "kritischen Stromdichte" sprechen können, aber der wahre physikalische Ursprung davon ist, wie ich es beschrieben habe. Die kritische Stromdichte ist sicherlich NICHT auf einen Mangel an Elektronen oder eine Begrenzung ihrer Geschwindigkeit zurückzuführen.
Einverstanden. Ich habe lediglich das Ergebnis angegeben, nicht das Verfahren, wie.
„Ein Quench eines supraleitenden Magneten kann eine beträchtliche Explosion hervorrufen!“ Stimmt, aber das hat nichts mit der Supraleitung selbst zu tun.
„Ein Supraleiter stößt auch alle Magnetfelder aus sich heraus (Meißner-Effekt)“ Dies gilt nur für Typ I SC oder für Typ II unterhalb des ersten kritischen Feldes. Normalerweise sind Magnete vom Typ II, die zwischen den kritischen Feldern arbeiten, in diesem Fall durchdringt das Feld das Material teilweise.
„Ein Quench eines supraleitenden Magneten kann eine beträchtliche Explosion hervorrufen!“ Leicht vom Thema abgekommen, aber ist das vor einiger Zeit mit dem LHC passiert?
Aber das scheint nur für AC zu gelten. Was ist die Barriere für hohe DC-Ströme? Selbstinduktion kann es nicht sein, da sich das Magnetfeld bei Gleichstrom nicht ändert!
@ManRow gilt auch für Gleichstrom. Denn um das von seinem Strom erzeugte Magnetfeld abzubauen, magnetisiert der Supraleiter in die entgegengesetzte Richtung (seine Diamagnetik) und diese Magnetisierung kostet Energie. Wenn diese Energie größer als die Differenz der freien Energie zwischen dem supraleitenden und dem normalen Zustand ist, ist ihre Energie günstig für das Material, in seine normale Phase zu gehen und die Supraleitung zu beenden. Dieser Magnetisierungsprozess findet auch dann statt, wenn das Feld konstant ist (wie es beispielsweise durch einen Gleichstrom erzeugt wird).

Für jeden Supraleiter gibt es eine kritische Stromdichte, wenn der Supraleiter wie ein gewöhnlicher Leiter wirkt und zwischen seinen Enden eine Spannungsdifferenz gemessen werden kann.

Da ein Nebenstrom nicht unbedingt der Fluss von Elektronen ist, nehmen Sie zum Beispiel Wechselstrom, der sich besser als Fluss elektromagnetischer Wellen darstellen lässt.
Und das impliziert, dass es für jedes Stück Supraleiter einen kritischen Strom gibt? Bestimmt durch die kritische Stromdichte und ihre Geometrie?
Es hängt von vielen Faktoren ab, aber ja, es gibt keine Materie mit unendlicher Leitfähigkeit für alle Stromwerte.
@endolith: Ich habe gerade deine Frage noch einmal gelesen und ja, es gibt auch so etwas namens kritischer Strom, das ist genau das, was du definiert hast =).

Zusätzlich zu den von anderen festgestellten grundlegenden Einschränkungen gibt es das praktische technische Problem, mit der zunehmenden Erwärmung an dem Punkt fertig zu werden, an dem der Supraleiter die normalleitenden Teile Ihres Stromkreises verbindet.

Verstehen Sie es falsch und "Hallo, Quench City!"

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