Supergeleiding: - KNAW Onderwijsprijs

More documents

Recommendations

Info

In een constant elektrisch veld is het gehele rechterlid constant en dus neemt de snelheid van de elektronen constant toe per tijdseenheid. De situatie in figuur 2 is ontstaan. Met andere woorden na enige tijd is er een driftsnelheid ontstaan, er stromen meer elektronen in positieve richting dan in negatieve richting. Dus vindt er stroomgeleiding plaats. De toename van de driftsnelheid is gelimiteerd, anders zou de driftsnelheid alsmaar toenemen. Anders gezegd er zouden steeds meer elektronen in positieve richting stromen en steeds minder in negatieve richting. De stroom zou daardoor steeds verder toenemen en dat wordt niet gemeten in een constant elektrisch veld. Wat we zien gebeuren is dat de elektronen verstrooid worden, ze botsen met atomen uit het rooster. Dit noemen we de gemiddelde botsingtijd van een elektron. Voor het gevoel: een goede geleider heeft bij kamertemperatuur een botsingtijd van seconde. Er zijn twee oorzaken voor het feit dat elektronen verstrooien. De eerste oorzaak is roostertrillingen, deze is afhankelijk van de temperatuur. De tweede oorzaak is roosterfouten, zoals verontreinigingen. Het effect van zulke botsingen is dat de energie van een botsend elektron afneemt, op deze manier probeert de evenwichtssituatie, waarin de driftsnelheid nul is, zich weer te herstellen. (Verdeling van de elektronen symmetrisch maken- figuur 1). Doordat er nog steeds een elektrisch veld is, ontstaat er een evenwicht. (Verdeling van de elektronen naar rechts trekken – figuur 2). Dit evenwicht stelt zich in op een gemiddelde snelheid ongelijk aan nul, er is een constante stroom. De grootte van de driftsnelheid correleert dus met het elektrisch veld en de botsingtijd. Het elektrisch veld vergroot de driftsnelheid en de botsingtijd vermindert de driftsnelheid. Met andere woorden de driftsnelheid hangt af van de verdeling van de elektronen naar rechts (figuur 2) en de verdeling van de elektronen naar een symmetrische parabool (figuur 1). Formule: [6] Bij zulke botsingen neemt de kinetische energie af, deze energie wordt omgezet in warmte. Deze botsingen noemt men de elektrische weerstand. De geleider wordt warmer. Pagina | 10
1.2 BSC-theorie In een supergeleider verdwijnt de elektrische weerstand wanneer de temperatuur van de supergeleider beneden z’n eigen kritische temperatuur Tc komt. Temperatuur is een grootheid om de mate van trillen van een atoom aan te geven. Rond het absolute nulpunt trilt het atoom zo goed als niet meer. Het verminderen van het trillen heeft op zich zelf al een positief effect op het verlagen van de weerstand. Maar er gebeurt nog iets anders als de atomen zo goed als niet meer trillen. Doordat de atomen minder hard trillen dan bij kamertemperatuur, heeft de aanwezigheid van een elektron wel degelijk invloed op het atoom. Een voorbijkomend elektron trekt de roosteratomen in z’n buurt zo ver naar zich toe, dat er tijdelijk een lokale concentratie positieve lading ontstaat. Omdat een elektron sneller beweegt dan de roosteratomen, vindt het maximale effect plaats, ofwel de atomen komen bij elkaar in de buurt, pas als het elektron al een eind verwijdert is van de desbetreffende roosteratomen. Dus pas als het elektron een eind verwijdert is ontstaat er tijdelijk een lokale positieve lading die een tweede elektron aantrekt. Vervolgens bewegen de roosteratomen weer terug naar hun eerder positie, vanwege gelijke ladingen. Figuur 3 - Elektron-roosterelektron interactie. (a) Normaal rooster met naderend elektron. (b) Rooster verstoord door de passage van een elektron. (c) De roosterverstoring heeft een zwak aantrekkend effect op een tweede elektron. [17] De twee elektronen oefenen via het rooster een zwakke aantrekkende kracht op elkaar uit. Op deze manier zijn de twee elektronen gebonden, dit heet een Cooperpaar. Een Cooperpaar heeft een enorme coherentielengte, in de orde van 100 nm. De coherentielengte is de afstand tussen de twee elektronen uit het Cooperpaar. Deze enorme coherentielengte is het gevolg van de tijdsvertraging van de atomen, ofwel de tijd die de atomen nodig hebben om zich te verplaatsen naar de plaats waar zij de maximale concentratie positieve lading creëren. Het massamiddelpunt van deze eenheid (het Cooperpaar) staat stil, de twee gekoppelde elektronen hebben een tegengestelde snelheid. Het gevolg van de enorme coherentielengte is dat de verschillende Cooperparen door elkaar heen bewegen. Om een idee te geven, er kunnen zich 106 andere elektronen uit verschillende paren tussen de twee elektronen uit het desbetreffende Cooperpaar bevinden. De twee Pagina | 11
Page 1 and 2: Profielwerkstuk Supergeleiding: De
Page 3 and 4: Bijlage 3: Zelf maken van een super
Page 5 and 6: Wij lazen een stukje over Japans on
Page 7 and 8: Werkwijze: Deelvragen 1 en 2 uitwer
Page 9: In figuur 1 staat de energie van de
Page 13 and 14: Figuur 4 - Elektronen gebonden in C
Page 15 and 16: [8] Alle veldsterktes groter dan de
Page 17 and 18: 2. Welke manieren zijn er om een su
Page 19 and 20: magnetische flux wordt binnen de ty
Page 21 and 22: Figuur 11 - In de supergeleider zij
Page 23 and 24: Wij besloten om een herhalingsexper
Page 25 and 26: Hieronder een voorbeeld van hoe we
Page 27 and 28: Figuur 19 - De wijn na 24 uur. Goed
Page 29 and 30: 3. Wat gebeurt er op moleculair niv
Page 31 and 32: 3.3 Magnetische ordening De laatste
Page 33 and 34: supergeleider is veranderd in de id
Page 35 and 36: kwantumtoestand wordt alle lading v
Page 37 and 38: Voordat supergeleiding maatschappel
Page 39 and 40: Vervolg onderzoeken zijn vereist om
Page 41 and 42: Samenvatting Engels Our final study
Page 43 and 44: 16. Ter Brake, M. ‘Geef supergele
Page 45 and 46: Bijlagen Bijlage 1: Het supergeleid
Page 47 and 48: Bijlage 3: Zelf maken van een super
Page 49 and 50: Bijlage 4: Afleiding van de botsing
Page 51 and 52: 20 februari 5 uur -Ingelezen type s
Page 53 and 54: 21 februari 4 uur -nul proef superg
Page 55 and 56: Beoordeling Vakspecifieke beoordeli

Supergeleiding: - KNAW Onderwijsprijs

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?