Номер 4, страница 175 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

4. Какое практическое применение получило явление сверхпроводимости?

Явление сверхпроводимости, заключающееся в способности некоторых материалов обладать нулевым электрическим сопротивлением ($R=0$) при охлаждении ниже определенной критической температуры, а также выталкивать из своего объема магнитное поле (эффект Мейснера), нашло широкое практическое применение в различных областях науки и техники.

Мощные электромагниты

Одно из самых важных применений сверхпроводимости — создание сверхсильных и стабильных магнитных полей. Сверхпроводящие провода могут пропускать огромные токи без потерь энергии на нагрев, что позволяет создавать компактные и мощные электромагниты. Они используются в:

Медицине: в аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ) для получения детальных изображений внутренних органов и тканей человека.

Научных исследованиях: в ускорителях заряженных частиц (например, Большой адронный коллайдер) для управления пучками частиц, а также в установках для изучения термоядерного синтеза (токамаки), где мощные поля удерживают высокотемпературную плазму.

Спектроскопии: в спектрометрах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для анализа структуры молекул.

Энергетика

Сверхпроводники имеют большой потенциал в энергетической отрасли:

Линии электропередачи (ЛЭП): Сверхпроводящие кабели позволяют передавать электроэнергию на большие расстояния без потерь, что значительно повышает эффективность энергосистем. Хотя это направление пока находится на стадии экспериментальных проектов из-за высокой стоимости и сложности охлаждения.

Накопители энергии (SMES): Системы сверхпроводящего магнитного накопления энергии могут хранить электричество в виде энергии магнитного поля в сверхпроводящей катушке и практически мгновенно отдавать его в сеть, что важно для стабилизации энергосистемы и компенсации пиковых нагрузок.

Ограничители тока: Сверхпроводниковые ограничители тока короткого замыкания способны защитить электросети от повреждений при авариях.

Транспорт

Технология магнитной левитации (Маглев), используемая в высокоскоростных поездах, основана на применении сверхпроводящих магнитов. Эти магниты создают мощное поле, которое поднимает поезд над полотном, устраняя трение и позволяя развивать скорости свыше 600 км/ч. Ярким примером является японский поезд SCMaglev.

Электроника и измерительная техника

На основе эффектов, связанных со сверхпроводимостью, созданы уникальные по своей чувствительности приборы:

СКВИДы (сверхпроводящие квантовые интерферометры): Это самые чувствительные датчики магнитного поля. Они применяются в медицине для исследования слабых магнитных полей мозга (магнитоэнцефалография) и сердца (магнитокардиография), в геофизике для разведки полезных ископаемых, а также в материаловедении.

Сверхпроводниковая электроника: Ведутся разработки по созданию сверхбыстрых и энергоэффективных вычислительных систем на основе сверхпроводниковых элементов, таких как джозефсоновские переходы.

Ответ:

Практическое применение явление сверхпроводимости нашло в создании мощных электромагнитов (для МРТ, ускорителей частиц, термоядерных реакторов), в энергетике (в перспективе — ЛЭП без потерь, накопители энергии), в высокоскоростном транспорте на магнитной левитации (поезда Маглев), а также в высокочувствительной измерительной технике и электронике (СКВИД-магнитометры для медицины и геофизики).