Erfahren Sie den Unterschied zwischen Typ I und Typ II Supraleitern. Verstehen Sie ihre Eigenschaften, Anwendungen und wichtige technische Unterschiede.
Was ist der Unterschied zwischen Typ I und Typ II Supraleitern?
Supraleiter sind Materialien, die bei sehr niedrigen Temperaturen den elektrischen Widerstand vollständig verlieren und somit Strom verlustfrei leiten können. Supraleiter werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: Typ I und Typ II. Beide Arten besitzen besondere Eigenschaften, die sie voneinander unterscheiden.
Typ I Supraleiter
- Einfacher Auftritt: Typ I Supraleiter bestehen meist aus reinen Elementen wie Blei oder Aluminium.
- Niedrige kritische Temperaturen: Die meisten Typ I Supraleiter haben relativ niedrige kritische Temperaturen (Tc), typischerweise unter 10 Kelvin.
- Komplette Meissner-Ochsenfeld-Effekt: Wenn sie unter die kritische Temperatur gekühlt werden und ein Magnetfeld geringer als das kritische Magnetfeld Hc anliegt, verdrängen sie das Magnetfeld vollständig aus ihrem Innern (vollständige Magnetfeldabschirmung).
- Eine Phase: Typ I Supraleiter haben eine scharfe Grenze zwischen dem supraleitenden und dem normalen Zustand.
Typ II Supraleiter
- Komplexere Materialien: Typ II Supraleiter bestehen häufig aus Legierungen und Verbindungen wie Niob-Titan oder Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO).
- Höhere kritische Temperaturen: Typ II Supraleiter haben meist höhere kritische Temperaturen, die über 10 Kelvin hinausgehen und in einigen Fällen sogar über 100 Kelvin erreichen.
- Teilweiser Meissner-Effekt: Bei Typ II Supraleitern ist der Meissner-Ochsenfeld-Effekt nicht vollständig, wenn das Magnetfeld zwischen der unteren kritischen Feldstärke Hc1 und der oberen kritischen Feldstärke Hc2 liegt. In diesem Bereich bildet sich ein spezieller Mischzustand, in dem Magnetflusslinien als Wirbelfäden durch das Material dringen.
- Zwei Phasen: Typ II Supraleiter haben zwei kritische Magnetfelder, Hc1 und Hc2. Zwischen diesen Feldern existiert der Mischzustand.
Zusammenfassung der Unterschiede
- Materialien: Typ I bestehen oft aus reinen Metallen, während Typ II aus Legierungen und Verbindungen bestehen.
- Kritische Temperaturen: Typ II Supraleiter haben generell höhere kritische Temperaturen.
- Meissner-Effekt: Typ I zeigt einen vollständigen Meissner-Effekt, Typ II einen teilweisen, je nach Magnetfeldstärke.
- Kritische Magnetfelder: Typ I hat eine einzige kritische Feldstärke (Hc), Typ II hat zwei (Hc1 und Hc2).
Diese Unterschiede machen Typ I und Typ II Supraleiter für unterschiedliche Anwendungen geeignet. Typ I Supraleiter werden oft in sehr spezifischen Laboranwendungen verwendet, während Typ II Supraleiter in modernen technologischen Anwendungen, wie in Hochgeschwindigkeitszügen (Maglev), Magnetresonanztomographen (MRT) und Hochleistungsleitungen, weitaus nützlicher sind.
