Demonstrationer af superledere viser næsten altid Meissner-effekten, hvor en magnet lægges til at svæve over superlederen. I dette forsøg demonstreres i stedet den effekt, der har givet navn til superledere; at de har nul elektrisk modstand.
VIGTIGT – læs dette sikkerhedsafsnit, inden du går i gang.
Flydende kvælstof kan man faktisk røre ved i ganske kort tid. Dette skyldes Leidenfrost-effekten. Undlad dog at udfordre skæbnen, brug beskyttelsesbriller og undgå berøring med huden samt indånding af gassen.
Som opbevaring bør man bruge en professionel termobeholder (dewar). Bruger man en almindelig termoflaske, må låget aldrig nogensinde skrues hårdt på. Flasken kan eksplodere. Læs mere om håndtering af flydende kvælstof.
Hvorfor er det vigtigt, at superlederen er tør, når den fryses?
Superlederne kan nemt få frostsprængninger. Når superlederen kommer op af det flydende kvælstof, vil vanddamp fra luften kondensere på den som rimfrost. Når superlederen når stuetemperatur, er den altså fugtig. Fryses superlederen herefter ned igen, kan fugten forårsage frostsprængninger, hvilket ødelægger superlederen. Det er altså afgørende, at superlederen er fuldstændigt tør, før den fryses ned i flydende kvælstof.
Vil en perfekt leder (R = 0 ohm) ikke også udvise Meissner-effekt?
Nej. En perfekt leder vil forsøge at holde et konstant magnetfelt indvendigt, mens en superleder altid vil udstøde magnetfeltet. Hvis en perfekt leder flyttes fra et magnetfeltfrit område ind i et magnetfelt, så vil der skabes strømme i lederen, som udligner magnetfeltet inde i lederen. Hvis en perfekt leder flyttes fra et magnetfelt ind i et område uden magnetfelt, så vil der skabes strømme i lederen, så magnetfeltet bevares inde i lederen.
Hvorfor drejer kompasnålen også, når jeg ikke har startet en strøm i superlederen?
Det skyldes Meissner-effekten, der frastøder ydre magnetfelter. Det afgørende er, at man får startet en superledende strøm, hvis magnetfelt overvinder Meissner-effekten. Se for eksempel filmen i referencerne – her er det tydeligt, at kompasnålen tiltrækkes af den inducerede strøm i stedet for at frastødes af Meissner-effekten.
PIRA DCS: 5G50.50 (Elektricitet og magnetisme: Magnetiske materialer)
En superleder er en analog lav-teknologi. Superlederen består af et materiale, der ikke har en elektrisk modstand under en bestemt temperatur. Læs mere om superledere her.
Permanente magneter er en analog lav-teknologi. De fremstilles ved at magnetisere et materiale, der efterfølgende forbliver magnetisk i lang tid. Læs mere om magneter her.
Andet teknologi eller udstyr, der bruges i forsøget, er en Dewar termobeholder og en kompasnål.
Prøv at anvende magneter med forskellig styrke. Din variabel er magnetens styrke.
Prøv at lade superlederen forblive nedkølet i længere og længere tid. Din variabel er tiden, hvor superlederen er nedkølet.
Prøv at placere superlederen ved magnetnålen indtil temperaturen er steget så meget, at dens superlederevner forsvinder. Din variabel er tiden, hvor du lader superlederen befinde sig under stuetemperatur.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.
