학문
완강한바다사자135
초전도체는 왜 특정 조건에서 전기 저항이 사라지는 걸까요?
저항이 0이 되는 물질이 있다는 말 자체가 신기해요. 온도를 아주 낮추면 전자가 특별한 상태로 움직인다고 하는데, 왜 그런 현상이 가능한지 알고 싶어요.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
초전도체에서 전기 저항이 사라지는 이유는 아주 낮은 온도에서 전자들이 평소와는 다른 특별한 상태로 움직이기 때문입니다.
일반적으로 금속에서는 전자가 원자와 계속 충돌하면서 에너지를 잃어 저항이 발생되게 됩니다만, 초전도 상태에서는 전자들이 서로 짝을 이루어서 집단적으로 움직이게 됩니다. 그래서 이러한 충돌이 크게 줄어들게 되죠. 그 결과로 전류가 흐르면서도 에너지를 거의 잃지 않기 때문에 이론적으로 보면 저항이 0인 상태가 만들어질 수 있게 됩니다.
그리고 초전도체 실험같은 것 보면 공중에 떠 있는 것처럼 보이는 것도 많이 보셨을텐데, 초전도체는 내부에서 자기장을 밀어내는 마이스너 효과라는 독특한 성질도 보입니다. 자석이 공중에 떠 있는 것처럼 보이는 현상을 보이는 것이죠.
감사합니다.
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채택된 답변안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
초전도체는 매우 낮은 온도에서 전자들이 서로 짝을 이루는 쿠퍼쌍 상태가 되면서 나타나는데 이때 전자들이 개별적으로 움직이지 않고 하나의 집단처럼 질서 있게 이동합니다 그래서 보통 금속에서 저항을 만드는 원인인 원자 진동이나 불순물과의 충돌이 거의 발생하지 않아 전류가 에너지 손실 없이 흐를 수 있습니다 이러한 양자역학적 상태가 유지되는 온도 이하를 임계온도라고 하며 이 조건에서 전기저항이 사실상 0이 되고 마이스너 효과와 같은 초전도 특성도 함께 나타납니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
온도가 엄청 낮아지면 전자들이 서로 밀어내지않고 쿠퍼쌍이라는 짝을 짓게되요. 그러면 마치 하나의 덩어리처럼 움직이게 됩니다. 이 상태에서는 원자들과 부딪히면서 발생하는 마찰이나 방해가 없게되기 때문에 전류가 아무런 방해를 받지않고 흐를수 있게 됩니다. 그래서 신기하게 전기저항이 완벽하게 제로가 되고, 전류가 계속 흐를수 있게 되는 상태가 됩니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
초전도체는 아주 낮은 온도에서 특정 조건에서 전기 저항이 갑자기 0에 가까워지는 특별한 물질을 말합니다.
금속에서는 전자가 이동하다가 원자 진동이나 불순물 같은 곳에 부딪히면서 에너지를 잃고, 이것이 저항으로 나타나곤 하는데, 온도가 충분히 낮아질 경우 일부 물질에서는 전자들이 따로 움직이지 않고 쿠퍼쌍이라는 짝을 이루어서 움직이게 됩니다. 이 상태가 되면 전자들이 물질 안에서 흩어지듯 부딪히는 것이 아닌 하나의 질서 있는 흐름처럼 움직일 수 있게 됩니다.
전류가 흐를 때 에너지가 열로 거의 손실되지 않고, 저항이 사라진 것처럼 보이는 현상이 바로 이 때문입니다. 그리고 초전도체가 자기장을 밀어내는 성질까지 보이는 것도 이 특수한 전자 상태와 관련이 있습니다.
최근에 우리나라 연구진들이 상온 초전도체를 개발했다는 보도가 있었는데, 이것은 상온에서도 초전도 현상을 보인다는 말로 검증이 된다면 정말 대단한 기술이 될 수 있습니다.