سؤال حول الموصلية الفائقة
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته . يقول العالم ميشيو كاكو في كتابه ( فيزياء المستحيل ) : اكتشفت الناقلية الفائقة عام 1911 من قبل هايك اونس . اذا بردت مواد معينة الى اقل من 20 كلفن فوق الصفر المطلق فسوف تختفي المقاومة الكهربائية كلها . عادة عندما نخفض درجة حرارة معدن ; تتناقص مقاومته بالتدريج ( لان الاهتزازات العشوائية للذرة تعيق تدفق الالكترونات في السلك ; وبانقاص درجة الحرارة تخفض هذه الحركات العشوائية وبالتالي تتدفق الكهرباء بمقاومة اقل ) . لكنه اكتشف لدهشته الشديدة ان مقاومة بعض المواد تنخفض فجاة الى الصفر عند درجة حرارة حرجة . ادرك الفيزيائيون فورا اهمية هذه النتيجة . فخطوط نقل الكهرباء تفقد كمية مهمة من الطاقة اثناء نقل الكهرباء لمسافات طويلة . ولكن لو امكن التخلص من المقاومة كلها فيمكن نقل الطاقة الكهربائية مجانا تقريبا . السؤال : كلنا نعلم قانون اوم التوتر يساوي المقاومة في شدة التيار u=R.i . لو اخذنا موصلا فائقا اي مقاومته تساوي صفر وطبقنا عليه جهدا كهربائيا معلوما غير منعدم u . حسب قانون اوم فان الجهد سيكون مساويا للصفر لان R=0 u=R.i اذن u=o وهذا تناقض لاننا قلنا سابقا ان الجهد المطبق على الموصل معلوم غير منعدم . ثانيا حسب قانون اوم لدينا i=u/R وبما ان R=0 و الجهد u معلوم غير منعدم فان i=ما لا نهاية وهذا شيء لا معنى له لان شدة التيار i تساوي عدد الشحنات المارة في الموصل على وحدة الزمن ; وكلاهما قيم محددة وبالتالي لا يمكن ان تكون النسبة بينهما تساوي ما لا نهاية . فهل مقاومة الموصل الفائق تساوي الصفر ام انها فقط قريبة منه لدرجة جد كبيرة ? . يقول الفيزيائيون انه لو امكن التخلص من المفاومة كلها فيمكن نقل الطاقة الكهربائية مجانا لان فقدان الطاقة الكهربائية على شكل طاقة حرارية سيكون ضعيفا جدا جدا جدا . لننظر الى هاته المسالة من خلال قانون اوم . نعلم ان القدرة الحرارية تساوي المقاومة في مربع شدة التيار Pt= R.i2 و u=R.i و i=u/R وبالتالي pt= u2/R وبما ان R قريبة جدا من الصفر او مساوية له والتوتر معلوم غير منعدم فان القدرة الحرارية pt ستكون جد مرتفعة اي ان فقد الطاقة على شكل حرارة سيكون ملحوظا و مرتفعا اذا انخفظت المقاومة للصفر ; وهو عكس ما تنبا به الفيزيائيون . ما هو حل هذا الاشكال بارك الله فيكم .
رد: سؤال حول الموصلية الفائقة
اقتباس:
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة فيزيائي هاوي
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته . يقول العالم ميشيو كاكو في كتابه ( فيزياء المستحيل ) : اكتشفت الناقلية الفائقة عام 1911 من قبل هايك اونس . اذا بردت مواد معينة الى اقل من 20 كلفن فوق الصفر المطلق فسوف تختفي المقاومة الكهربائية كلها . عادة عندما نخفض درجة حرارة معدن ; تتناقص مقاومته بالتدريج ( لان الاهتزازات العشوائية للذرة تعيق تدفق الالكترونات في السلك ; وبانقاص درجة الحرارة تخفض هذه الحركات العشوائية وبالتالي تتدفق الكهرباء بمقاومة اقل ) . لكنه اكتشف لدهشته الشديدة ان مقاومة بعض المواد تنخفض فجاة الى الصفر عند درجة حرارة حرجة . ادرك الفيزيائيون فورا اهمية هذه النتيجة . فخطوط نقل الكهرباء تفقد كمية مهمة من الطاقة اثناء نقل الكهرباء لمسافات طويلة . ولكن لو امكن التخلص من المقاومة كلها فيمكن نقل الطاقة الكهربائية مجانا تقريبا . السؤال : كلنا نعلم قانون اوم التوتر يساوي المقاومة في شدة التيار u=R.i . لو اخذنا موصلا فائقا اي مقاومته تساوي صفر وطبقنا عليه جهدا كهربائيا معلوما غير منعدم u . حسب قانون اوم فان الجهد سيكون مساويا للصفر لان R=0 u=R.i اذن u=o وهذا تناقض لاننا قلنا سابقا ان الجهد المطبق على الموصل معلوم غير منعدم . ثانيا حسب قانون اوم لدينا i=u/R وبما ان R=0 و الجهد u معلوم غير منعدم فان i=ما لا نهاية وهذا شيء لا معنى له لان شدة التيار i تساوي عدد الشحنات المارة في الموصل على وحدة الزمن ; وكلاهما قيم محددة وبالتالي لا يمكن ان تكون النسبة بينهما تساوي ما لا نهاية . فهل مقاومة الموصل الفائق تساوي الصفر ام انها فقط قريبة منه لدرجة جد كبيرة ? . يقول الفيزيائيون انه لو امكن التخلص من المفاومة كلها فيمكن نقل الطاقة الكهربائية مجانا لان فقدان الطاقة الكهربائية على شكل طاقة حرارية سيكون ضعيفا جدا جدا جدا . لننظر الى هاته المسالة من خلال قانون اوم . نعلم ان القدرة الحرارية تساوي المقاومة في مربع شدة التيار Pt= R.i2 و u=R.i و i=u/R وبالتالي pt= u2/R وبما ان R قريبة جدا من الصفر او مساوية له والتوتر معلوم غير منعدم فان القدرة الحرارية pt ستكون جد مرتفعة اي ان فقد الطاقة على شكل حرارة سيكون ملحوظا و مرتفعا اذا انخفظت المقاومة للصفر ; وهو عكس ما تنبا به الفيزيائيون . ما هو حل هذا الاشكال بارك الله فيكم .
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,
أخي أليس الأولى هو التثبت من صلاحية قانون أوم في ذلك المجال من درجة الحرارة؟
ربما يكمن الحل في بعض طروحات الفيزياء الكوانتية!
رد: سؤال حول الموصلية الفائقة
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,
أخي أليس الأولى هو التثبت من صلاحية قانون أوم في ذلك المجال من درجة الحرارة؟
ربما يكمن الحل في بعض طروحات الفيزياء الكوانتية!
رد: سؤال حول الموصلية الفائقة
نعم اخي الكريم . نفس الفكرة راودتني من قبل وهي انه عندما تساوي المقاومة صفر فان قانون اوم لا يعود صالحا . احسنت بارك الله فيك .
