Supraleiter

Unter Supraleitung versteht man das sprunghafte Verschwinden des elektrischen Widerstands bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur. Bei klassischen Supraleitern liegen die Temperaturen um einige Grad oberhalb des absoluten Nullpunkts von -273,15 °C. Die Entwicklungen gehen dahin, die Temperatur, bei der dieser Effekt eintritt, bis hin zu Raumtemperaturen zu erhöhen. Die sich daraus entwickelnde Technik ist die der Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL).

Bei einigen elektrischen Leitern kommt es bei tiefsten Temperaturen zu einem sprunghaften Verschwinden des Widerstandes. Unterhalb der materialabhängigen Sprungtemperatur fällt der elektrische Widerstand auf einen nicht messbaren kleinen Widerstandswert ab. Die Leitfähigkeit geht wird damit unendlich. Da Supraleiter keinen Widerstand haben, können über sie große Energiemengen verlustfrei übertragen werden. Je nach Sprungverhalten unterscheidet man zwischen zwei Arten, dem Supraleiter 1. Art und dem Supraleiter 2. Art:

Einordnung 
   von Leitern, Supra-, Halb- und Nichtleitern

Einordnung von Leitern, Supra-, Halb- und Nichtleitern

Supraleiter Typ I: Die Einteilung der Supraleiter erfolgt über den Verlauf der Magnetisierungskurve. Zu den Supraleitern erster Art zählen die meisten supraleitenden Elemente. Bei Supraleitern erster Art erfolgt eine negative Magnetisierung in einem Magnetfeld. Diese steigt proportional bei einer Erhöhung des Magnetfeldes, bis sie abrupt zusammenbricht, wenn die kritische Feldstärke überschritten und die Probe normalleitend wird. Der Punkt, an dem die Magnetisierung abbricht, tritt bei dem sogenannten kritischen Magnetfeld "H" auf.

Materialien für Supraleiter und deren sprungtemperaturen 
   in Kelvin und Grad Celsius

Materialien für Supraleiter und deren sprungtemperaturen in Kelvin und Grad Celsius

Supraleiter Typ II: Supraleiter vom Typ II haben zwei kritische Feldstärken. Bis zu einem kritischen Magnetfeld "H" verhalten sich Supraleiter zweiter Art wie die erster Art. Oberhalb dieser Feldstärke dringt das Magnetfeld in den Supraleiter ein. Erst bei der zweiten Feldstärke bricht die Supraleitung zusammen. Die hierfür benötigten relativ großen Magnetfelder machen diesen Typ interessant für den Bau von Magneten und weitere technische Anwendungen.

Ein 
   Magnet schwebt über einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Hochtemperatur-Supraleiter, Foto: Uni Stuttgart

Ein Magnet schwebt über einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Hochtemperatur-Supraleiter, Foto: Uni Stuttgart

Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL), High Temperature Superconducting (HTS), ermöglichen eine deutliche Steigerung der Leistungsdichte von elektrischen Antrieben. Es handelt sich um eine Klasse von keramischen Supraleitern mit besonders hohen Sprungtemperaturen. Aktuelle Entwicklungsthemen sind Maschinen mit supraleitenden Gleichstromwicklungen für Schiffsantriebe und Windkraftgeneratoren, Hochgeschwindigkeits-Magnetbahnen, Computerchips mit ultra hoher Taktrate, Energiespeicher, Detektoren für U-Boote uvm.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Supraleiter
Englisch: superconductivity
Veröffentlicht: 13.02.2019
Wörter: 361
Tags: EK-Grundlagen
Links: Detektor, Energiespeicher, Feldstärke, HTSL (Hochtemperatur-Supraleiter), Klasse