Leí que los superconductores pueden transportar corriente durante un período infinito de tiempo, ¿es esto cierto? Si tengo una bobina superconductora y paso una corriente a través de ella y la cortocircuito, ¿cuál será el resultado? ¿Se convertirá en un imán permanente?

Eso es correcto. La mayoría de los imanes SC tienen un “modo persistente” que es exactamente lo que usted describe. Esto es muy útil. Lástima que los criogénicos son tan costosos. Pero en el espacio, solo necesita permanecer a la sombra para mantener las temperaturas SC, por lo que solo tenemos que salir de esta vieja bola de polvo caliente … 🙂

Teóricamente sí, pero prácticamente mucho tiempo sí, pero no para siempre. Para entender cómo sucede, podemos ver un ejemplo mecánico paralelo. Si coloca una bola de acero girando dentro de una bandeja circular y no hay absolutamente ninguna fricción entre la bola y la bandeja o la bola y el aire, entonces la bola continuará girando para siempre … tiene una energía mecánica y no se le quita nada en el proceso. Si la bandeja está hecha de madera en lugar de metal pulido, la bola se detendrá después de algunas vueltas. Si gira en agua en lugar de aire, se detendría antes de hacer un solo giro. Por supuesto, la energía nunca se pierde, solo se transfiere a muchas moléculas fuera de la pelota (que se topa con ella) reduciendo así su velocidad.

Las corrientes están hechas de electrones. Cuando los electrones se mueven en un conductor, pierden energía debido a la interacción con otros electrones que se mueven aleatoriamente a una velocidad que depende de la temperatura … de hecho, es la temperatura misma (es por eso que la energía eléctrica se puede convertir al 100% en calor energía). Cuando enfriamos el conductor a temperaturas muy bajas, estos electrones de itinerancia rápida aleatoria pierden su energía (se la dan al agente de enfriamiento) y son capturados por las moléculas vecinas de una manera más segura. Esto deja un espacio / espacio que permite que los electrones, que se mueven como una corriente eléctrica, se muevan libremente sin fricción (o resistencia eléctrica) y no pierdan energía … y continuarán moviéndose en un círculo (el circuito eléctrico) para siempre. Teóricamente otra vez porque nada es ideal. Sin embargo, no obtiene este espacio libre en todos los materiales porque la mayoría de los materiales tienen posiciones electrónicas entrelazadas sin dejar espacio para que ocurra esta superconductividad.

Tenga en cuenta que si usa el campo magnético resultante para hacer el trabajo … como empujar cosas o lo que sea, aparecerá una nueva resistencia eléctrica en la parte superior, y deberá compensarlo bombeando más.

Aunque no está claro cómo, el electrón en sí mismo puede considerarse como una corriente que circula para siempre en un espacio vacío que da lugar al momento dipolar magnético. El magnetismo permanente se produce como resultado de todas las moléculas que contienen electrones no apareados. Si tomamos todo el imán permanente, podría considerarse como una sola corriente de circulación grande muy parecida a un imán superconductor.

Explícitamente, el tiempo de caída de la supercorriente es proporcional a exp (2E_g / k_BT), donde E_g es la brecha de energía superconductora, k_B es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Para un superconductor de tipo BCS, cuando se enfría a una temperatura de T_c / 2, donde T_c es la temperatura crítica superconductora, el tiempo de caída es mucho más largo que un año.

Sin embargo, para un superconductor high-T_c de tipo onda d, las cosas no funcionan tan bien. El E_g es una función fuerte del ángulo, y hay “puntos calientes” donde va a cero. Por lo tanto, la supercorriente en un superconductor de alta T_c decae mucho más rápido. Este es un gran problema de ingeniería, y es la razón por la cual no usamos estos materiales de onda d para hacer imanes de alto campo.

Como otros dijeron, “sí” a la mayor parte de la pregunta.

Pero, a “¿Puedo extraer la energía de la bobina?”, La respuesta es no. El circuito superconductor está cerca del aparato de movimiento perpetuo, pero no se trata de una máquina de “sobre unidad”; todavía están tan prohibidos por las leyes de la naturaleza como lo estuvieron alguna vez.

Si utiliza el campo magnético para realizar algún trabajo, inducirá corrientes en el circuito que contrarrestarán su corriente de “circulación” inicial. Los superconductores son “mágicos” solo a primera vista.