Définition, explications et applications

Les supraconducteurs définition :

          Les supraconducteurs sont des métaux, alliages ou céramiques qui à température ambiante sont de très mauvais isolants ou de très mauvais conducteurs. Mais dès lors qu'on les refroidit à très basses températures (de -135° à -268°) ils développent des caractéristiques propres aux supraconducteurs : ils n'ont plus de résistance électrique et expulsent les champs magnétiques. Ce phénomène est appelé "la supraconductivité".

Ils sont utilisés dans différents mileux :

-dans le milieu médical (dans les IRM),

- pour transporter du courant à très haute intensité

- pour stocker de l'énergie sans aucune perte

- dans les accélérateurs de particules

- pour faire des capteurs ultra sensibles

-dans le milieu du transport avec le Maglev. 

-etc ..


                                                                                      


L'effet Meissner :

          Le fondement principal de la supraconductivité repose sur l'effet Meisser. Cet effet repose sur l'exclusion totale de tout flux magnétique de l'intérieur des supraconducteurs. Il a été découvert par Walther Meissner et Robert Ochsenfeld en 1933 et peut aussi être appelé diamagnétisme parfait ou effet Meissner-Ochsenfeld.

          Cette expulsion des flux magnétiques est dûe à un supracourant qui circule à la surface du supraconducteur et qui génère un champ magnétique qui annule exactement le champ appliqué. Ce supracourant apparait quand un métal supraconducteur est soumis à un champ magnétique.


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Flux Pinning:

           L'effet Meisner ne permet pas, à lui seul, de pouvoir faire circuler un train tel que le Maglev en lévitation car pour ce faire, il faut que le supraconducteur soit emprisonné dans le champ magnétique généré par l'aimant. Il faut alors refroidir le supraconducteur en présence du champ magnétique, ainsi il se verra piégé, et il sera impossible pour lui d'en sortir. Cet effet est appelé "Flux pinning ".

           

Effet Joule:

 

                      Les supraconducteurs ont la particularité de pouvoir stocker et faire passer l'electricité sans aucune perte, autrement dit ils ne sont pas soumis à l'effet Joule et n'ont aucune résistance éléctrique.

L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique. En effet lorsque le courant passe dans un materiel conducteur, les électrons libres font passer le courant. Il arrive que ces derniers percutent des atomes ce qui entraine un échauffement appelé "Effet Joule" et qui montre la résistivité du matériel dans lequel le courant passe. 

Ce phénomène, propre aux supraconducteurs, s'explique par un déplacement très compliqué des électrons libres au sein de la structure atomique des supraconducteurs.

Les supraconducteurs ont une structure constituée d'un empilement d'atomes. On dit que leur structure ressemble à un mille-feuille. Les électrons libres doivent donc s'éviter sur un maillage carré.

Lorsqu'on abaisse la température d'un supraconducteur, ses électrons libres se regroupent par paires dites de Cooper, du nom de Leon Neil Cooper qui a découvert ce phénomène en 1956. Ces éléctrons ainsi regroupés  forment collectivement une onde qui se déplace à travers le supraconducteur sans rencontrer aucune résistance. Cette vague d'électrons est appelée "condensa" et a valu en 1957 un prix nobel a John Bardeen, Leon Neil Cooper, et John Robert Schrieffer pour avoir compris sa formation.


                       Cette absence totale de résistance électrique permet donc le stockage de courant sans aucune perte d'électricité. Elle permet aussi de transporter des courants à très haute intensité sans perte (alors que avec nos câbles actuels perdent 1% d'éléctricité sur 100Km) 
Des cables supraconducteurs ont dejà été mis en place pour transporter le courant comme à Long Island, près de New York. Le plus long et le plus puissant câble électrique supraconducteur au monde a était inauguré par la société française Nexans. Ces câbles permettent de transporter trois à cinq fois plus d'électricité que les câbles ordinaires.
Cette avancée technique permettrait d'implanter des champs de panneaux solaires dans les déserts et d'importer l'electricité sans aucune perte dans les villes développées (on pourrait imaginer de relier un champ de panneaux solaires du Sahara à l'Europe, ce qui permettrait d'économiser nos ressources fossiles telles que l'uranium).




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