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 10
14
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 m
3, 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.