Useful content

Czym jest efekt Josephsona i gdzie jest stosowany

click fraud protection

Witajcie drodzy subskrybenci i goście mojego kanału! Kontynuujemy badanie wspaniałego świata fizyki, a dziś chcę porozmawiać o efekcie Josephsona, a także o obszarach, w których jest on aktywnie wykorzystywany (efekt). Więc zacznijmy.

Istota efektu Josephsona

Zgodnie z efektem Josephsona prąd elektryczny może przepływać przez ultracienką płytkę izolacyjną, która znajduje się między nadprzewodnikami. Ponadto para takich styków jest w stanie zmierzyć natężenie pola magnetycznego z niezwykle dużą dokładnością.

Model rezystancyjny złącza Josephsona. Normalny prąd płynie wzdłuż oporowego ramienia, a nadciekły prąd płynie wzdłuż tego progu z przejściem
Model rezystancyjny złącza Josephsona. Normalny prąd płynie wzdłuż oporowego ramienia, a nadciekły prąd płynie wzdłuż tego progu z przejściem

Efekt otwarcia

Jeśli więc weźmiemy pod uwagę teorię nadprzewodnictwa Bardeen-Cooper-Schrieffer, to tam można znaleźć wyjaśnienie, z jakiego powodu w ekstremalnie niskich temperaturach opór elektryczny niektórych materiałów spada prawie do zera. W rezultacie prąd w tak schłodzonych substancjach może się poruszać bez strat przez długi czas.

Mechanizm ten opiera się na parowaniu elektronów Coopera, zgodnie z którym sparowane elektrony, których plecy są skierowane naprzeciw siebie, przestają odczuwać przynajmniej jakikolwiek opór ze strony przewodzącego Środa.

instagram viewer

W 1962 roku g. licencjat Brian Josephson wpadł na pomysł:

„Jeśli weźmiesz dwa nadprzewodniki i połączysz je warstwą dielektryczną o grubości zaledwie kilku atomów, taka„ kanapka ”będzie wykazywać właściwości pojedynczego systemu”.

Nadprzewodniki i efekt Josephsona
Nadprzewodniki i efekt Josephsona

Zgodnie z jego teorią, zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, pary Coopera z łatwością przejdą przez barierę z dielektryka, nawet bez zewnętrznego źródła napięcia.

Teoria obecności tego rodzaju prądu została następnie potwierdzona eksperymentalnie, a następnie zaczęto nazywać taki efekt stacjonarny efekt Josephsona.

Jednak zgodnie z mechaniką kwantową, gdy do nadprzewodników przykładane jest stałe napięcie, Cooperskie pary elektronów przejdą przez przejście, najpierw w jednym kierunku, a następnie w przeciwieństwo.

W wyniku takich ruchów generowany jest prąd przemienny, którego częstotliwość będzie rosła wraz ze wzrostem napięcia przyłożonego do nadprzewodników.

Tunelowanie par miedziaków poprzez słabe sprzężenie
Tunelowanie par miedziaków poprzez słabe sprzężenie

Ten sam efekt stał się znany jako niestacjonarny efekt Josephsona. A ponieważ częstotliwość jest z powodzeniem mierzona z bardzo dużą dokładnością, efekt ten znalazł zastosowanie do precyzyjnej kalibracji napięcia.

Gdzie jest używany ten efekt?

Efekt Josephsona znalazł aktywne zastosowanie w specjalnym urządzeniu zwanym nadprzewodzącym interferometrem kwantowym (w przeciwnym razie nazywany jest również SQUID - nadprzewodnikowe urządzenie zakłócające kwant).

Który strukturalnie jest obwodem nadprzewodzącym z dwoma złączami Josephsona.

Schemat urządzenia PT-SQUID
Schemat urządzenia PT-SQUID

W tym przypadku w zależności od zewnętrznego pola elektromagnetycznego prąd w obwodzie urządzenia zmienia się od pełnego zera (gdy prądy płyną z dwóch przejścia niszczą się wzajemnie) do pewnej wartości maksymalnej (prądy z dwóch przejść płyną w tym samym kierunku, a więc dodać).

a - jednokontaktowe, b - dwustykowe nadprzewodzące interferometry kwantowe
a - jednokontaktowe, b - dwustykowe nadprzewodzące interferometry kwantowe

To urządzenie jest najdokładniejszym dostępnym obecnie przyrządem do określania parametrów pól magnetycznych. Używany w instrumentach rejestrujących trzęsienia ziemi, urządzeniach medycznych itp.

Wniosek

To taki niesamowity i niezwykle przydatny efekt Josephsona. Podobał Ci się materiał? Następnie polub i zasubskrybuj. W komentarzach napisz także, czego chciałbyś dowiedzieć się więcej z poniższych publikacji.

Daj spokój moja strona, jest też wiele ciekawych rzeczy.

Kąpiel z rękami. Instalacja z metalu, a ostateczny koszt sezonu

Kąpiel z rękami. Instalacja z metalu, a ostateczny koszt sezonu

Przyjdź listopada. Pierwszy śnieg, który wypadł, topiony, a temperatura była mniej lub bardziej w...

Czytaj Więcej

Wykończenie podłogi szybko i ekonomicznie. Montaż podłogi z wodoodpornych płyt rowkowanych

Wykończenie podłogi szybko i ekonomicznie. Montaż podłogi z wodoodpornych płyt rowkowanych

Świat nie stoi w miejscu, a często pojawiają się nowe pozycje materiałów wykończeniowych i budowl...

Czytaj Więcej

Atlantic F1 macrocarpa i grubościenne papryka 500g ważenia.

Atlantic F1 macrocarpa i grubościenne papryka 500g ważenia.

Pieprz - warzyw, bez których żaden koszt praktycznie żaden posiłek w lecie. Dzięki słodkim smaku...

Czytaj Więcej

Instagram story viewer