Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les supraconducteurs ont la propriété à une température donnée dite critique d'être parfaitement conducteurs de l'électricité. L’état supraconducteur se distingue de l’état normal par de nombreuses et diverses propriétés présentées dans cet article. La découverte des supraconducteurs à haute température critique, globalement supérieure à 80K, ouvre des débouchés commerciaux pour ces matériaux.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pascal TIXADOR : Directeur de Recherche au CNRS - Laboratoire d’électrotechnique de Grenoble (LEG) - Centre de recherche sur les très basses températures (CRTBT)
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Yves BRUNET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble (INPG) - Laboratoire d’électrotechnique de Grenoble (LEG) - Centre de recherche sur les très basses températures (CRTBT)
INTRODUCTION
La supraconductivité est un phénomène remarquable, découvert dès 1911, dont la principale propriété est de rendre le matériau parfaitement et brutalement conducteur de l’électricité en dessous d’une température dite critique. Cependant, il a fallu attendre les années 1960 pour voir les premières applications réelles des supraconducteurs qui restent néanmoins encore aujourd’hui limitées à certaines niches. La découverte d’oxydes supraconducteurs présentant des températures critiques supérieures à 80 K, d’où le terme de « supraconducteurs à haute température critique », rend possible le développement commercial des applications supraconductrices. Bien d’autres matériaux présentent une supraconductivité (cf. encadré A), ce phénomène n’est donc pas rare.
L’état supraconducteur se distingue de l’état normal par de nombreuses et diverses propriétés qui seront présentées dans cet article. Les applications seront présentées dans les articles :
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Supraconducteurs – Structure et comportement des fils Supraconducteurs- Structure et comportement des fils ;
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Supraconducteurs – Environnement et applications Supraconducteurs- Environnement et applications.
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4. Courant ou densité de courant critique
Dans un conducteur résistif, le courant est limité par l’effet Joule. Dans un supraconducteur, le courant n’échauffant pas le matériau, il pourrait donc être théoriquement infini. Des limites existent en fait (courant ou densité de courant critiques), mais elles sont en général nettement supérieures à celles du cuivre, ce qui fait des matériaux supraconducteurs de formidables conducteurs électriques.
Le courant de transport est le courant imposé par le circuit extérieur.
4.1 Supraconducteurs de type I
La notion de courant critique découle directement du champ critique. Le courant critique est le courant qui produit le champ critique à la surface du matériau. C’est la règle de Silsbee. Appliquée à un fil cylindrique sans champ extérieur, cette règle donne comme courant critique :
avec :
- Ic :
- courant critique
- ∅ :
- diamètre du fil.
pour le plomb à 4,2 K (Tc = 7,2 K) : µ 0 Hc = 53 mT ; ∅ = 10 µm ; I = 1,32 A (
= 16,9 103 MA / m2).
Dans un supraconducteur de type I, le courant comme le champ existent seulement à la périphérie du matériau, sur la longueur de pénétration de London. Si la densité de courant à la surface du matériau peut être très élevée, la densité de courant moyenne est plus faible, surtout quand le conducteur est de grande dimension par rapport à la longueur de pénétration de London. Ainsi, dans le cas d’un fil, pour utiliser complètement la section d’un supraconducteur de type I, son rayon doit être de l’ordre de la longueur de pénétration de London, soit quelques dixièmes de micromètres.
Comme la densité de courant critique est directement liée à...
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Courant ou densité de courant critique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MILES (J.), MILLS (R.G.) - Observation of persistent current in a superconducting solenoid. - Physical Review Letters, vol. 10, p. 93-96 (1963).
-
(2) - BEDNORZ (J.G.), MULLER (K.) - Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. - Z. Physik, B64, p. 189-193 (1989).
-
(3) - ROSE-INNES (A.C.), RHODERICK (E.H.) - Introduction to superconductivity. - Chapitre 6, Pergamon Press (1978).
-
(4) - ABRIKOSOV (A.A.) - On the magnetic properties of superconductors of the second group. - Soviet Physics JETP, vol. 5, p. 1174- 1182 (1957).
-
(5) - BARDEEN (J.), STEPHEN (M.J.) - Theory of the motion of vortices in superconductors. - Physical Review, vol. 140, p. A1197-A1207 (1965).
-
(6) - KIM (Y.B.), HEMPSTEAD (C.F.), STRNAD (A.R.) - Critical persistent currents in hard superconductors. - ...
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