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Superconductores Materiales Únicos

Superconductor
The image shows a red, disc-shaped object hovering above a curved metal track. The object appears to be levitating due to a magnetic field, as there is a visible gap between it and the track. The object is emitting a small amount of vapor, suggesting that it is cold. In the background, a blurred figure of a person can be seen. Superconductor, en Flicker por DFSB DE en https://www.flickr.com/photos/deepfrozen/34491953213/in/photostream/

Objetivos:

Luego de finalizar la lección podrás:

  • Explicar los conceptos de conductor y superconductor.
  • Identificar las características clave de los superconductores.
  • Ofrecer ejemplos de materiales que pueden ser superconductores.
  • Diferenciar entre conductores y superconductores.
  • Ofrecer ejemplos de aplicaciones para conductores y superconductores

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Conductores

Denominamos conductores a aquellos materiales a través del cual se pueden mover cargas eléctricas con relativa facilidad.  Por lo general, los conductores de electricidad son materiales y además son buenos conductores de calor.

Superconductor
Superconductor

Superconductores

Los superconductores tienen la capacidad de conducir la electricidad con casi ninguna resistencia o pérdida de la energía. En condiciones de baja temperatura un conductor puede disminuir considerablemente la resistencia.

Características clave de los superconductores:

  1. Resistencia cero: En estado superconductivo, la resistencia eléctrica desaparece completamente, lo que permite que una corriente eléctrica continúe fluyendo indefinidamente sin ninguna fuente de energía.
  2. Efecto Meissner: Los superconductores expulsan los campos magnéticos de su interior cuando están en su estado superconductor. Esto es lo que hace posible que los superconductores puedan hacer levitar imanes, un fenómeno conocido como levitación magnética.
  3. Temperatura crítica: Cada superconductor tiene una temperatura crítica específica, por debajo de la cual se vuelve superconductor. Para muchos materiales, esta temperatura es extremadamente baja, cercana al cero absoluto (-273.15 °C o 0 K). Sin embargo, algunos materiales conocidos como superconductores de alta temperatura pueden volverse superconductores a temperaturas más altas (aunque siguen siendo muy frías), por encima de los -196 °C.
  4. Aplicaciones avanzadas: Los superconductores se utilizan en campos donde se requiere una transmisión de energía extremadamente eficiente o fuertes campos magnéticos. Algunos ejemplos incluyen:
    • Imanes para resonancia magnética (RM) en hospitales.
    • Trenes de levitación magnética (Maglev), que usan la superconductividad para hacer flotar y mover trenes sin fricción.
    • Centrales eléctricas y cables de transmisión de electricidad sin pérdidas de energía.

Ejemplos de materiales superconductores:

  • Metales como el mercurio (fue el primer superconductor descubierto).
  • Óxidos cerámicos: Como el itrio-bario-cobre-óxido (YBCO), un superconductor de alta temperatura.

En resumen, los superconductores son materiales con propiedades únicas, que permiten la conducción de electricidad sin pérdidas y presentan interesantes aplicaciones tecnológicas, aunque su uso práctico está limitado por la necesidad de mantenerlos a temperaturas extremadamente bajas.

Diferencias entre los conductores y los superconductores

La diferencia principal entre un conductor y un superconductor radica en cómo manejan la resistencia eléctrica, las temperatura o condiciones bajo las que operan, como manejan el flujo de energía y la intensidad del campo magnético.

Lista de Diferencias:

  1. Resistencia eléctrica:
    • Conductor: Los conductores, como el cobre o el aluminio, tienen baja resistencia, pero no nula. Esto significa que cuando la electricidad fluye a través de ellos, siempre hay una pérdida de energía en forma de calor.
    • Superconductor: Los superconductores, al ser enfriados por debajo de una temperatura crítica específica, pierden toda resistencia eléctrica. Esto permite que la electricidad fluya sin ninguna pérdida de energía, lo que es imposible en un conductor convencional.
  2. Temperatura de operación:
    • Conductor: Funciona en una amplia gama de temperaturas, desde ambientes fríos hasta muy cálidos, pero su resistencia varía ligeramente con la temperatura.
    • Superconductor: Solo exhibe sus propiedades superconductoras cuando se encuentra a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto o, en el caso de los superconductores de alta temperatura, aún frías pero más manejables (por ejemplo, -196 °C).
  3. Pérdida de energía:
    • Conductor: La energía siempre se pierde como calor debido a la resistencia interna. Por ejemplo, en una red eléctrica, hay una pérdida de electricidad en el transporte.
    • Superconductor: No hay pérdida de energía por calor cuando se está en estado superconductor, lo que permite transportar corriente indefinidamente sin necesidad de una fuente continua de energía.
  4. Campo magnético:
    • Conductor: Permite que los campos magnéticos pasen a través de él sin mayores alteraciones.
    • Superconductor: En el estado superconductor, expulsa completamente los campos magnéticos de su interior mediante el efecto Meissner, lo que permite fenómenos como la levitación magnética.

Aplicaciones

Las aplicaciones para los conductores y los superconductores son variadas. Algunos ejemplos son:

  • Conductor: Se utiliza en una variedad de aplicaciones cotidianas como cables eléctricos, electrodomésticos, y sistemas de distribución de energía.
  • Superconductor: Se utiliza en aplicaciones especializadas como trenes de levitación magnética, imanes de resonancia magnética (RM), y en algunos sistemas de almacenamiento de energía o fusión nuclear.

En resumen, un conductor permite el flujo de electricidad con cierta resistencia, lo que genera pérdidas de energía como calor, mientras que un superconductor, a temperaturas muy bajas, permite el flujo de electricidad sin ninguna resistencia, evitando completamente esas pérdidas. Ambos son extensamente utilizados en apllicaciones domésticas o especializadas de uso cotidiano.


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      La búsqueda de la materia oscura es un esfuerzo colaborativo entre científicos de diversas disciplinas como los astrofísicos y observadores astronómicos.

    • Ciclo de Vida de las Estrellas

      Ciclo de Vida de las Estrellas

      El ciclo de vida de una estrella es un proceso fascinante que abarca miles de millones de años y está determinado principalmente por su masa inicial.

    • La Física de la Materia Condensada

      La Física de la Materia Condensada

      La Física de la materia condensada estudia las propiedades macroscópicas y microscópicas de la materia en las fases de sólidos y líquidos.

    • Categorías para la Investigación

      Categorías para la Investigación

      Clasificar las categorías científicas que se pueden considerar para una buena investigación. Combina temas innovadores y selecciona el tipo de conocimiento.

    • Características de las Ondas

      Características de las Ondas

      una onda se define como la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio a través del espacio, transportando energía pero no materia.

    • Buscando Materia Oscura

      Buscando Materia Oscura

      En astrofísica, la materia oscura es un tipo de materia hipotética que no interactúa con la luz ni con ninguna otra forma de radiación electromagnética,

    • Metodología Para la Investigación

      Metodología Para la Investigación

      Los enfoques de investigación son diseño de la metodología, población y muestra, recolección de datos, análisis de datos, validez y confiabilidad y conclusión.

    • Energía Ultravioleta es un Espectro de Luz

      Energía Ultravioleta es un Espectro de Luz

      La energía ultravioleta o radiación UV (UltraViolet radiation). Esta posee un largo de onda entre los 400 nm y los 15 nm.

    • Energía Oscura o Dark Energy

      Energía Oscura o Dark Energy

      La energía oscura, es conocida como “dark energy”, es un concepto fundamental en la cosmología moderna que explica la expansión acelerada del universo.

    • Herramientas para el Análisis Gráfico

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      Para que una gráfica sea útil, esta debe ser dibujada adecuadamente. Las gráficas permiten una visualización inmediata de los datos.

    • Proyectil, Balística y Física

      Proyectil, Balística y Física

      Un proyectil es un objeto lanzado cuya fuerza que actúa es la gravitacional.  Este puede ser un balón de baloncesto, de fútbol una flecha o una bala de cañón. 

    • Biología, la Ciencia y la Vida

      Biología, la Ciencia y la Vida

      La biología es la ciencia que estudia la vida y los organismos vivos; desde los microorganismos hasta los grandes que habitan en el planeta.

    • Geología, la Descripción de la Tierra

      Geología, la Descripción de la Tierra

      La geología estudia la Tierra, su composición, estructura, los procesos que la han formado y transformado a lo largo del tiempo, y sus recursos naturales.

    • El Efecto Fotoeléctrico

      El Efecto Fotoeléctrico

      El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico en el cual ciertos materiales, al ser irradiados con radiación electromagnética emiten electrones.

    • Diferenciando: Física Clásica vs Moderna

      Diferenciando: Física Clásica vs Moderna

      Las principales diferencias entre la física clásica y la física moderna radican en los conceptos fundamentales que cada una utiliza para describir la naturaleza

    • Colores del Resistor y Código Resistencia

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      Los resistores tienen colores que representan su resistencia ese código de colores en bandas pintadas te permite obtene su valor de resistencia, y su tolerancia

    • Flujo de Electrones y Cargas

      Flujo de Electrones y Cargas

      La electricidad estática es un fenómeno que es la acumulación de cargas eléctricas en una zona de baja conductividad en la superficie de un material

    • La Fuerza Aplicada y la Fuerza de Empuje

      La Fuerza Aplicada y la Fuerza de Empuje

      La fuerza aplicada  es un término general dado a las fuerzas externas que  actúan directamente sobre un cuerpo y lo mueven.

    • Bosquejo de Contenido de Física

      Bosquejo de Contenido de Física

      Bosquejo de contenido de Física que provee los enlaces a las unidades del curso de Física en Línea. Incluye Astronomía, ciencia general y más.

    • Radiación Ultravioleta en la Atmósfera

      Radiación Ultravioleta en la Atmósfera

      Hay radiación electromagnética en la atmósfera porque interactúa con la que proviene del sol, pero también de otras fuentes cósmicas y terrestres.

    • El Cielo es Azul y Emite Luz

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      El color azul del cielo es un fenómeno fascinante que se explica por la dispersión de la luz solar en la atmósfera terrestre.

    • Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

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      Las ondas gravitacionales son perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo, generadas por objetos masivos en movimiento acelerado.

    • La Óptica y la Astronomía

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      La óptica desempeña un papel fundamental en la astronomía, ya que permite a los astrónomos observar y estudiar los objetos celestes.

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      una onda se define como la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio a través del espacio, transportando energía pero no materia.

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      Los enfoques de investigación son diseño de la metodología, población y muestra, recolección de datos, análisis de datos, validez y confiabilidad y conclusión.

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      La energía ultravioleta o radiación UV (UltraViolet radiation). Esta posee un largo de onda entre los 400 nm y los 15 nm.

    • Energía Oscura o Dark Energy

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    • Radiación Ultravioleta en la Atmósfera

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    • Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

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      Las ondas gravitacionales son perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo, generadas por objetos masivos en movimiento acelerado.

    • La Óptica y la Astronomía

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      La óptica desempeña un papel fundamental en la astronomía, ya que permite a los astrónomos observar y estudiar los objetos celestes.

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    • Biología, la Ciencia y la Vida

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    • El Efecto Fotoeléctrico

      El Efecto Fotoeléctrico

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    • Diferenciando: Física Clásica vs Moderna

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    • El Cielo es Azul y Emite Luz

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    • Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

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    • La Física de la Materia Condensada

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    • El Efecto Fotoeléctrico

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    • Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

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      una onda se define como la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio a través del espacio, transportando energía pero no materia.

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    • Energía Ultravioleta es un Espectro de Luz

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    • Biología, la Ciencia y la Vida

      Biología, la Ciencia y la Vida

      La biología es la ciencia que estudia la vida y los organismos vivos; desde los microorganismos hasta los grandes que habitan en el planeta.

    • Geología, la Descripción de la Tierra

      Geología, la Descripción de la Tierra

      La geología estudia la Tierra, su composición, estructura, los procesos que la han formado y transformado a lo largo del tiempo, y sus recursos naturales.

    • El Efecto Fotoeléctrico

      El Efecto Fotoeléctrico

      El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico en el cual ciertos materiales, al ser irradiados con radiación electromagnética emiten electrones.

    • Diferenciando: Física Clásica vs Moderna

      Diferenciando: Física Clásica vs Moderna

      Las principales diferencias entre la física clásica y la física moderna radican en los conceptos fundamentales que cada una utiliza para describir la naturaleza

    • Colores del Resistor y Código Resistencia

      Colores del Resistor y Código Resistencia

      Los resistores tienen colores que representan su resistencia ese código de colores en bandas pintadas te permite obtene su valor de resistencia, y su tolerancia

    • Flujo de Electrones y Cargas

      Flujo de Electrones y Cargas

      La electricidad estática es un fenómeno que es la acumulación de cargas eléctricas en una zona de baja conductividad en la superficie de un material

    • La Fuerza Aplicada y la Fuerza de Empuje

      La Fuerza Aplicada y la Fuerza de Empuje

      La fuerza aplicada  es un término general dado a las fuerzas externas que  actúan directamente sobre un cuerpo y lo mueven.

    • Bosquejo de Contenido de Física

      Bosquejo de Contenido de Física

      Bosquejo de contenido de Física que provee los enlaces a las unidades del curso de Física en Línea. Incluye Astronomía, ciencia general y más.

    • Radiación Ultravioleta en la Atmósfera

      Radiación Ultravioleta en la Atmósfera

      Hay radiación electromagnética en la atmósfera porque interactúa con la que proviene del sol, pero también de otras fuentes cósmicas y terrestres.

    • El Cielo es Azul y Emite Luz

      El Cielo es Azul y Emite Luz

      El color azul del cielo es un fenómeno fascinante que se explica por la dispersión de la luz solar en la atmósfera terrestre.

    • Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

      Ondas Gravitacionales en Espacio-Tiempo

      Las ondas gravitacionales son perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo, generadas por objetos masivos en movimiento acelerado.

    • La Óptica y la Astronomía

      La Óptica y la Astronomía

      La óptica desempeña un papel fundamental en la astronomía, ya que permite a los astrónomos observar y estudiar los objetos celestes.

    • En Búsqueda de la Materia Oscura

      En Búsqueda de la Materia Oscura

      La búsqueda de la materia oscura es un esfuerzo colaborativo entre científicos de diversas disciplinas como los astrofísicos y observadores astronómicos.

    • Ciclo de Vida de las Estrellas

      Ciclo de Vida de las Estrellas

      El ciclo de vida de una estrella es un proceso fascinante que abarca miles de millones de años y está determinado principalmente por su masa inicial.

    • La Física de la Materia Condensada

      La Física de la Materia Condensada

      La Física de la materia condensada estudia las propiedades macroscópicas y microscópicas de la materia en las fases de sólidos y líquidos.

    • Categorías para la Investigación

      Categorías para la Investigación

      Clasificar las categorías científicas que se pueden considerar para una buena investigación. Combina temas innovadores y selecciona el tipo de conocimiento.

    • Características de las Ondas

      Características de las Ondas

      una onda se define como la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio a través del espacio, transportando energía pero no materia.

    • Buscando Materia Oscura

      Buscando Materia Oscura

      En astrofísica, la materia oscura es un tipo de materia hipotética que no interactúa con la luz ni con ninguna otra forma de radiación electromagnética,

    • Metodología Para la Investigación

      Metodología Para la Investigación

      Los enfoques de investigación son diseño de la metodología, población y muestra, recolección de datos, análisis de datos, validez y confiabilidad y conclusión.

    • Energía Ultravioleta es un Espectro de Luz

      Energía Ultravioleta es un Espectro de Luz

      La energía ultravioleta o radiación UV (UltraViolet radiation). Esta posee un largo de onda entre los 400 nm y los 15 nm.

    • Energía Oscura o Dark Energy

      Energía Oscura o Dark Energy

      La energía oscura, es conocida como “dark energy”, es un concepto fundamental en la cosmología moderna que explica la expansión acelerada del universo.

    • Herramientas para el Análisis Gráfico

      Herramientas para el Análisis Gráfico

      Para que una gráfica sea útil, esta debe ser dibujada adecuadamente. Las gráficas permiten una visualización inmediata de los datos.

    • Proyectil, Balística y Física

      Proyectil, Balística y Física

      Un proyectil es un objeto lanzado cuya fuerza que actúa es la gravitacional.  Este puede ser un balón de baloncesto, de fútbol una flecha o una bala de cañón.