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- 1. Royaume du Maroc Université Abdelmalek Essaadi Faculté des Sciences et Techniques d’Al Hoceima Département de Physique Réaliser par: Encadrer par: CHAIBI Ibtissam Pr. FALYOUNI Farid EL ABOUTI Salim EL KATTAT Ferdaous La supraconductivité Master : Information Quantique Mini projet Années universitaire 2022-2023 1
- 2. 01 Introduction plan 02 Paramètres critiques des supraconducteurs 03 Propriétés d’un supraconducteur 04 05 Les applications de la supraconductivité Conclusion et perspectives
- 4. A. Introduction 4 I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 5. 5 A. Définition La supraconductivité est un phénomène physique fascinant qui a été découvert en 1911 par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes. Il s'agit du phénomène selon lequel certains matériaux, lorsqu'ils sont refroidis à des températures extrêmement basses, perdent toute résistance électrique. Cela signifie que l'électricité peut circuler dans ces matériaux sans aucune perte d'énergie, ce qui les rend très utiles pour de nombreuses applications, notamment dans la production d'aimants puissants et dans la transmission d'électricité à longue distance. I. Introduction II. Paramètres du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 6. 6 II. paramètres critiques des supraconducteurs
- 7. A. Densité du courant critique Jc : 7 I. Introduction II. paramètres critiques des supraconducteurs III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion La densité de courant critique est une mesure importante de la capacité d'un matériau supraconducteur à transporter le courant électrique sans perte d'énergie et est déterminée par des facteurs tels que la température, le champ magnétique et la pureté du matériau . La densité de courant critique peut être définie comme le courant électrique maximal que le matériau supraconducteur peut supporter avant de perdre sa supraconductivité. Elle peut être exprimée comme : 𝐽𝐶 = 𝐼𝐶 𝐴
- 8. B. Champ magnétique critique appliqué à un supraconducteur Un champ magnétique appliqué à un supraconducteur provoque un abaissement du seuil de courant qu’il peut supporter dans son état supraconducteur. En effet, plus le champ magnétique appliqué au supraconducteur est fort, plus le courant critique du supraconducteur sera faible, c'est-à-dire que le matériaux perdra sa supraconductivité pour des courants d’autant plus faibles. 8 I. Introduction II. paramètres critiques des supraconducteurs III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 9. C. Température critique la résistance électrique du mercure à des températures très basses, proches du zéro absolu. À 4,23 K (-268,92°C), la résistance électrique du mercure chute brutalement jusqu'à zéro. Certains métaux ordinaires, comme le mercure, le plomb et l'étain, peuvent devenir des supraconducteurs en dessous d'une température critique, où leur résistance électrique devient nulle. 9 I. Introduction II. paramètres critiques des supraconducteurs III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 11. I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion 11 A. Effet Meissner Lorsqu’un supraconducteur est placé dans un champ magnétique, ce premier possède alors la particularité de dévier les lignes du champ magnétique hors du matériau. En fait, lorsqu’il est soumis à un champ magnétique, un supraconducteur crée des courants à sa surface, qui produisent un champ magnétique qui s’oppose au passage du champ magnétique qu’on lui soumet. On dit que le supraconducteur devient diamagnétique.
- 12. 12 B. La Théorie BCS La théorie BCS (pour Bardeen, Cooper et Schrieffer) est une théorie qui explique la supraconductivité à basse température. Elle considère que les électrons se regroupent par paires appelées paires de Cooper, ce qui réduit considérablement leur interaction avec le réseau cristallin et explique l'absence de résistance électrique. Cette théorie a été développée en 1957 et a été récompensée par le prix Nobel de physique en 1972. I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 13. I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion 13 C. Effet Josephson L'effet Josephson est phénomène quantique qui se produit lorsque deux supraconducteurs sont séparés par une couche très mince d'un matériau isolant. Dans ces conditions, un courant de Cooper peut traverser la couche isolante. Effet Josephson
- 14. 14 IV. Applications de la supraconductivité
- 15. 15 I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion A. Domaine médical 1. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) L'imagerie par résonance magnétique (IRM) utilise des champs magnétiques pour créer des images détaillées des organes et des tissus à l'intérieur du corps humain. Les aimants supraconducteurs sont utilisés pour produire des champs magnétiques très puissants et stables nécessaires pour l'imagerie médicale, ainsi que des bobines de gradient électromagnétique supraconductrice pour réduire les distorsions dans les images.
- 16. 16 I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion
- 17. 17 I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion B. Domaine des transports 1. Les trains à sustentation magnétique (maglev) Les trains maglev utilisent des aimants supraconducteurs pour léviter au-dessus de la piste et éliminer les frottements avec la surface de la piste. - lévitation magnétique - Propulsion électromagnétique - Contrôle électronique
- 19. 19 I. Introduction II. Paramètres critiques du supraconductivité III. propriétés d’un supraconducteur IV. Applications de la supraconductivité V. Conclusion En somme, la supraconductivité est un phénomène fascinant avec un potentiel énorme pour l'avenir de la technologie. Bien qu'il reste encore des défis technologiques à relever pour son utilisation généralisée, les avancées dans la recherche et l'application de la supraconductivité continuent d'inspirer de nouvelles innovations et améliorations dans divers domaines. L'utilisation de la supraconductivité dans l'imagerie médicale, la recherche en physique et la communication quantique pour améliorer les performances des technologies existantes. La recherche de nouveaux matériaux supraconducteurs pour améliorer les performances et réduire les coûts de production Conclusion: perspectives:
- 20. 20
Notes de l'éditeur
- où Jc est la densité de courant critique en ampères par mètre carré (A/m²), Ic est le courant critique en ampères (A) et A est la section transversale du matériau en mètres carrés (m²). Pour le courant critique ,Le graphe indique que Lorsque un supraconducteur est soumis a un courant critique ,alors du fait qu’il est supraconducteur sa resistance est nulle et donc la tension a ses bornes est nulle.
- Le champ critique est défini comme la valeur maximale du champ magnétique externe qui peut être appliqué à un supraconducteur sans perturber sa propriété de supraconductivité. Le champ critique dépend de la température et des propriétés du matériau.
- la premiere obsevation experimentales était sur le mercure : a 10^-5 ohm on a pas de resistance Ces parametres critiques sont interdependants cad le supraconducteur devient un conducteur normal si l’un de ces parametre critique est dépasses
- Pour illustrer cette théorie, on peut placer un aimant au-dessus d’un supraconducteur, et observer que l’aimant se trouve en lévitation au-dessus du supraconducteur.
- La théorie BCS (pour Bardeen, Cooper et Schrieffer) est une théorie qui explique la supraconductivité à basse température. Elle considère que les électrons se regroupent par paires appelées paires de Cooper, ce qui réduit considérablement leur interaction avec le réseau cristallin et explique l'absence de résistance électrique. Cette théorie a été développée en 1957 et a été récompensée par le prix Nobel de physique en 1972. https://www.youtube.com/watch?v=zGPb04wg_5o
- Une technique avancée utilise pour produire des images haute résolution de l'intérieure de corps . Ce paragraphe signifie le fonctionnement de IMR
- chaque personne est composé de milliards d'atomes qui travaillent tous pour créer et maintenir le corps physique .les êtres humains sont principalement constitué d'eau elle même composé des atomes d'hydrogène et d'un atome oxygène. Le proton de hydrogène c'est lui qui est à l'origine de signal magnétique)les atomes de hydrogène dont le corps en a beaucoup tourner au hasard dans circonstances normales (etape initiale) cependant lorsqu'ils sont soumis à un aimant adapter la plus part des atomes de hydrogène arrêteront leurs méandres aléatoire et pointrerant vers la position en alignement avec la direction du champ magnétique .une étape de balayage par imagerie par résonance consiste à créer un champ magnétique qui a ligne d'hydrogène faisant généralement un demi pt vers les pieds et l'autre moitié vers la tête. Un ensemble de plus petit aimants dans la machine appelée gradient se sont concentré sur la tranche du corps qui a besoin d'atténuation les impulsion radio sont arrêté ce qui permet aux atomes d expulser l'énergie absorbée de revenir à leur position d'origine .et en fin créé l'image finale
- Lévitation magnétique : des aimants supraconducteurs sur le train et les rails créent une force de lévitation pour soulever le train et le maintenir en suspension au-dessus de la piste. Propulsion électromagnétique : des bobines électromagnétiques le long des rails génèrent un champ magnétique alternatif pour propulser le train vers l'avant. Contrôle électronique : des capteurs mesurent la position et la vitesse du train, et un système de contrôle électronique sophistiqué est utilisé pour ajuster la propulsion électromagnétique et la lévitation magnétique en temps réel pour assurer un fonctionnement sûr et efficace du train.