Nadprzewodniki

Cechą charakterystyczną przewodników jest to, że wraz ze zmniejszaniem się ich temperatury maleje opór właściwy, a więc wzrasta ich zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. Dzieje się tak dlatego, że przy niskich temperaturach amplituda drgań jonów sieci krystalicznej przewodnika jest mała, co powoduje zmniejszenie się  prawdopodobieństwa zderzenia elektronów z jonami przewodnika. W temperaturach bliskich 0K większość metali zachowuje swój opór i jego wartość nazywana jest wówczas oporem resztkowym.

W roku 1911 holenderski fizyk Heike Kamerlingh-Onnes zauważył, że w temperaturze 4K opór elektryczny rtęci zupełnie zanika. Temperatura, w której opór elektryczny przyjmuje wartość zero nazywana jest temperaturą krytyczną, a zjawisko zaniku oporu nosi nazwę nadprzewodnictwa.

Na wykresie została przedstawiona zależność oporu właściwego przewodników i nadprzewodników od temperatury. Widać, że przebieg obydwu zależności dla wartości większych od temperatury krytycznej jest bardzo podobny, różnica jest widoczna dopiero dla temperatur mniejszych od temperatury krytycznej.

Do najważniejszych zastosowań nadprzewodników zaliczyć należy otrzymywanie przy ich pomocy wysokich pól magnetycznych. Ponieważ raz wzbudzony w nadprzewodniku prąd elektryczny płynie bez żadnych strat, to magnes nadprzewodzący nie wymaga żadnego zasilania. Wadą tego urządzenia jest jedynie to, że trzeba je przez cały czas utrzymywać w niskiej temperaturze, bliskiej zera bezwzględnego.

Zjawisko nadprzewodnictwa nie może być wyjaśnione w oparciu o prawa fizyki klasycznej - z pomocą przychodzi teoria kwantowa, która jest poparta wynikami doświadczeń.