Was ist der Josephson-Effekt und wo wird er angewendet?

Hallo liebe Abonnenten und Gäste meines Kanals! Wir studieren weiterhin die wunderbare Welt der Physik, und heute möchte ich über den Josephson-Effekt sowie darüber sprechen, in welchen Bereichen er (der Effekt) aktiv genutzt wird. Also lasst uns anfangen.

Die Essenz des Josephson-Effekts

Gemäß dem Josephson-Effekt kann elektrischer Strom durchaus durch die ultradünne Isolatorplatte fließen, die sich zwischen den Supraleitern befindet. Darüber hinaus kann ein Paar solcher Kontakte die Intensität des Magnetfeldes mit extrem hoher Genauigkeit messen.

Eröffnungseffekt

Betrachten wir also die Theorie der Supraleitung Bardeen-Cooper-SchriefferDort finden Sie eine Erklärung, warum bei extrem niedrigen Temperaturen der elektrische Widerstand einiger Materialien fast auf Null abfällt. Infolgedessen kann sich der Strom in solchen gekühlten Substanzen lange Zeit ohne Verluste bewegen.

Dieser Mechanismus basiert auf der Cooper-Elektronenpaarung, nach der gepaarte Elektronen, deren Rücken einander zugewandt sind, hören auf, zumindest einen Widerstand des Leiters zu spüren Mittwoch.

1962 g. Der Student Brian Josephson hatte eine Idee:

"Wenn Sie zwei Supraleiter nehmen und sie durch eine dielektrische Schicht verbinden, die nur ein paar Atome dick ist, zeigt ein solches" Sandwich "die Eigenschaften eines einzelnen Systems."

Und nach seiner Theorie, nach den Prinzipien der Quantenmechanik, passieren Cooper-Paare auch ohne externe Spannungsquelle leicht die Barriere eines Dielektrikums.

Die Theorie des Vorhandenseins dieser Art von Strom wurde anschließend experimentell bestätigt, und anschließend wurde dieser Effekt genannt stationärer Josephson-Effekt.

Wenn jedoch nach der Quantenmechanik eine konstante Spannung an Supraleiter angelegt wird, Cooper-Elektronenpaare durchlaufen den Übergang zuerst in eine Richtung und dann in das Gegenteil.

Infolge solcher Bewegungen wird ein Wechselstrom erzeugt, dessen Frequenz mit zunehmender an die Supraleiter angelegter Spannung zunimmt.

Der gleiche Effekt wurde bekannt als nichtstationärer Josephson-Effekt. Und da die Frequenz erfolgreich mit sehr hoher Genauigkeit gemessen wird, hat dieser Effekt Anwendung für die hochpräzise Spannungskalibrierung gefunden.

Wo wird dieser Effekt eingesetzt?

Der Josephson-Effekt hat aktive Verwendung in einem speziellen Gerät gefunden, das als supraleitendes Quanteninterferometer bezeichnet wird (ansonsten wird es auch genannt SQUID - Supraleitendes Quanteninterferenzgerät).

Was strukturell eine supraleitende Schaltung mit zwei Josephson-Übergängen ist.

In diesem Fall ändert sich in Abhängigkeit vom externen elektromagnetischen Feld der Strom im Gerätekreis von Null (wenn die Ströme von zwei fließen Übergänge zerstören sich gegenseitig) bis zu einem bestimmten Maximalwert (Ströme aus zwei Übergängen fließen in die gleiche Richtung und damit addieren).

Dieses Gerät ist das genaueste heute verfügbare Trenngerät zur Bestimmung der Parameter von Magnetfeldern. Wird in Erdbebenaufzeichnungsinstrumenten, medizinischen Geräten usw. verwendet.

Fazit

Dies ist ein erstaunlicher und äußerst nützlicher Josephson-Effekt. Hat dir das Material gefallen? Dann sei sicher, dass du es magst und abonnierst. Schreiben Sie auch in den Kommentaren darüber, was Sie aus den folgenden Veröffentlichungen mehr erfahren möchten.

Gehe zu meine SeiteEs gibt auch viele interessante Dinge.