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Superconduzione.

Fis. - Brusca e totale scomparsa della resistività, detta anche superconduttività, che alcuni elementi, alcuni composti e alcune leghe presentano quando la temperatura si abbassa sotto un certo valore critico, detto temperatura critica di s. o temperatura di transizione di s., dipendente dalla sostanza stessa. La resistività di un superconduttore si mantiene pressoché nulla anche per correnti alternate con frequenze fino all'ordine dei MHz; per frequenze maggiori si inizia a osservare un lento aumento della resistività, fino a quando, per frequenze dell'ordine di 1014 Hz, il fenomeno di s. scompare. Sono superconduttori numerosi elementi metallici (tranne i metalli alcalini nobili, quelli ferromagnetici e antiferromagnetici), leghe e composti intermetallici di elementi superconduttori e leghe e composti di elementi ordinari, soprattutto se uno dei componenti è vicino, nella tavola periodica, a un elemento superconduttore. La transizione fra lo stato ordinario e quello di s. avviene in un intervallo di temperatura dell'ordine dei millesimi di K; inoltre, il fenomeno non avviene in presenza di un campo magnetico di intensità superiore a un valore critico, detto intensità critica, il che giustifica il fatto che, in assenza di campo magnetico, la s. scompare quando l'intensità di corrente supera un determinato valore, in corrispondenza del quale il campo magnetico da essa generato sulla superficie del materiale raggiunge l'intensità critica. Un altro fatto sperimentale notevole riguardante la s. è il cosiddetto effetto Meissner, in base al quale le linee di induzione magnetica vengono immediatamente espulse quando una sostanza immersa in un campo magnetico passa dallo stato normale allo stato di s.: ciò corrisponde al fatto che l'induzione magnetica all'interno della sostanza superconduttrice è nulla, per effetto del campo di magnetizzazione creato da un sistema di correnti (correnti di s.) che fluisce alla superficie della sostanza stessa, in uno strato dello spessore di circa 10-8 m. Tale magnetizzazione giustifica inoltre il diamagnetismo perfetto caratteristico di alcune sostanze superconduttrici, dette superconduttori del primo tipo; esistono poi altri materiali, detti superconduttori del secondo tipo, che presentano un diamagnetismo perfetto fino a un valore critico dell'intensità magnetica minore a quello dell'intensità critica (intensità critica inferiore) e a partire da un secondo valore superiore a quello dell'intensità critica (intensità critica superiore), mentre nei valori compresi è in uno stato misto. È interessante notare, poi, che l'entropia delle sostanze superconduttrici allo stato normale è maggiore che allo stato di s., al quale, quindi, compete un ordine maggiore. Dal punto di vista applicativo, il fenomeno della s. viene sfruttato per la realizzazione di elettromagneti in grado di generare campi magnetici di elevata intensità, dell'ordine di 10 T, in volumi dell'ordine di 10 m3, impossibili da ottenere mediante avvolgimenti in aria percorsi da corrente, a causa dell'effetto Joule; la s. trova applicazione, a livello di prototipi, anche nella costruzione di turboalternatori per centrali di grandi dimensioni, nella realizzazione di cavi per il trasporto di energia elettrica e nella realizzazione di motori in corrente continua per potenze superiori a 100 MW.