 |  | [Sciences & Technologies] Les supraconducteurs.
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Bon ben, puisque je ne vois pas d'autres endroits où placer un tel sujet, je le met ici...
Les supraconducteurs
INTRODUCTION
Un supraconducteur est un élément qui conduit l'électricité sans résistance à température très basse. Comme il n'offre pas de résistance, aucune énergie ne se transforme en chaleur, et l'on obtient la puissance maximale des courants électriques utilisés.
POINT DE CONGELATION
La température à laquelle l'élément ou le métal est exposé est la clé de la supraconductivité. Habituellement, quand un électron passe à travers un élément, ses atomes se déplacent très rapidement. Tous les électrons ne traversent pas. Ceux qui heurtent des atomes ou d'autres électrons produisent de la chaleur, entraînant une déperdition d'énergie. Quand les atomes sont ralentis par le froid, le trajet des électrons à travers l'élément est facilité, et aucune énergie ne se perd en chaleur. Plus le supraconducteur est froid, plus il peut transporter de courant.
DECOUVERTE DE LA SUPRACONDUCTIVITE
En 1911, le scientifique hollandais Heike Kamerlingh Onnes a été le premier à observer la supraconductivité. Quand il a refroidi du mercure à -269°C, il a découvert que sa résistance électrique avait disparu. Puis, en 1933, 2 scientifiques ont découvert que les supraconducteurs repoussaient les champs magnétiques si fortement qu'il était possible de faire "flotter" un aimant au-dessus d'un matériau supraconducteur. Ce phénomène est appelé l' "effet Meissner".
Depuis, d'autres supraconducteurs ont été découverts. En 1986, des chercheurs suisses ont créé un composé céramique qui est devenu supraconducteur à la température la plus élevée observée pour un tel dispositif (-243,15°C).
Un composé de mercure, de thallium, de baryum, de calcium, de cuivre et d'oxygène détient le record actuel de la température la plus élevée permettant la supraconductivité : -135°C.
SUPERENERGIE
Une des utilisations prévues de la supraconductivité est l'alimentation en énergie des villes. L'utilisation des matériaux supraconducteurs pour les câblages et les réseaux électriques permettrait de réduire la quantité d'énergie nécessaire à l'alimentation des stations électriques. Il n'y aurait, en outre, aucune perte liée à la production de chaleur, ce qui signifie un rendement de 100%. Refroidir les matériaux en permanence aux températures très basses requises coûte cher, d'autant plus que la longueur de câbles nécessaires n'est pas négligeable. Cependant, des essais ont déjà été réalisés. Au mois de mai 2001, 150 000 habitants de Copenhague ont pu être alimentés en électricité de manière satisfaisante au moyen de seulement 30 m de câbles supraconducteurs à température élevée (HTS).
UNE PRODUCTION EFFICACE
Les générateurs électriques ont aussi bénéficié de la technologie des supraconducteurs. Quand ils composés de câbles supraconducteurs, ils font seulement la moitié de la taille normale, et fonctionnent avec une efficacité de 99%. Ces générateurs sont sur le point d'être commercialisés.
L'AVENIR DE L'ENERGIE
Les supraconducteurs ont également été employés dans les appareils à rayons X, en raison de leur capacité à repérer le champ magnétique le plus faible. Cette technologie est maintenant prête à être utilisée dans les caméras optiques, afin d'améliorer leur sensibilitée, et pourrait être appliquée à Internet, pour augmenter la vitesse des communications.
Plus important encore, les supraconducteurs ont un potentiel positif pour l'environnement. La plus grande partie de la pollution provient de l'inefficacité des centrales électriques actuelles. Des physiciens finlandais ont calculé qu'en utilisant des supraconducteurs dans les centrales, on pourrait réduire de 53 millions de tonnes la production de gaz carbonique dans l'Union européenne!  15/03/2006, 18h50 | #2 |
|  Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
Je ne sais pas où tu as trouvé ces informations, mais il y a 2-3 trucs qui me gênent... enfin j'ai peut-être mal appris ou compris mes cours d'élec, ça ne serait pas la première fois... 
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| |  | Posté par Nana-san |  |
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Comme il n'offre pas de résistance, aucune énergie ne se transforme en chaleur, et l'on obtient la puissance maximale des courants électriques utilisés. | |  | |  |
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Il me semble que la puissance électrique est fonction de la résistance (P = RI², non?). Comment avoir de la puissance sans résistance???
Et puis il est impossible de n'avoir aucune résistance : pour les métaux, R(T) = R(0°C) (1+AT). Donc à moins d'avoir une résistance à 0°C égale à zéro, je vois pas comment c'est possible.
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| | | Posté par Nana-san | |
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Puis, en 1933, 2 scientifiques ont découvert que les supraconducteurs repoussaient les champs magnétiques si fortement qu'il était possible de faire "flotter" un aimant au-dessus d'un matériau supraconducteur. Ce phénomène est appelé l' "effet Meissner". | | | | |
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Oui enfin faut voir, ils n'ont réussi à soulever que des masses infimes avec ce système.
Désolée de jouer ma chieuse...
Ceci dit, c'est sûr que réduire la résistance des fils serait un moyen très efficace d'économiser de l'énergie! Mais comme tout ce qui coûte cher, je ne sais pas si les gouvernements vont suivre les scientifiques. |  |  |
| 15/03/2006, 18h54 | #3 | | Ombre
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
Bravo pour cette présentation de l'un des domaines de la physique expérimentale les plus intriguants.
Je me permet de préciser certains points.... 
La supraconductivité n'est pas un phénomène très simple, il n'est pas complètement compris non plus. Un métal conducteur est en effet soumis à un échauffement, l'Effet Joule, lorsqu'il est traversé par un courant d'électrons. Cet effet est à l'origine de nos chauffages électriques. En fait, comme il a été dit, les atomes vibrent autour de leurs positions d'équilibre. Plus la température de ce métal est basse, moins seront élevées les vibrations atomiques du métal. Un électron qui transite à travers un métal sera donc "statistiquement" géné par l'agitation de ces atomes. Cela crée des chocs, donc de l'échauffement. Donc, plus la température est basse, et plus les électrons passeront sans chocs. Mais un électron, à moins d'avoir un champ électrique très intense, n'avance qu'assez rarement tout droit. Il parcourt un chemin compliqué, et donc se cogne souvent...
Cependant, comment expliquer qu'un supraconducteur possède une température critique, c'est à dire un vrai seuil de température, au dela duquel, il perd sa caractéristique de supraconduction ?
La théorie qui pensait que seule la température jouait eut du mal à expliquer cela, en fait, elle n'y parvint pas. Ce fut la théorie BCS qui permit cela.
Pour faire simple, cette théorie imagine que les electrons se déplacent de manière ordonnée dans le métal, c'est à dire qu'ils ont tendance à suivre le même chemin. Sans cela, il serait impossible d'expliquer le seuil de température mais aussi les valeurs obtenues lors des expériences. Imaginez donc ceci : Un electron passe entre deux atomes du métal, une répulsion de charge l'accèlere. Il crée ainsi une modification de la structure locale du métal, un peu comme un poids posé sur un coussin, le coussin se déforme. Une piste est donc créée, et un second électron passera ensuite. Ceci est la clé de la supraconductivité. Les matériaux utilisés et étudiés sont des oxydes metalliques, quasiment tous contenant du cuivre (on ne sait pas pourquoi d'ailleurs...), qui offrent des chemins bien larges pour les électrons. Légerement déformables, ces materiaux permettent d'obtenir de la supraconductivité sans vraiment de difficulté (sauf qu'il faut être dans l'azote liquide...).
J'aurais encore des tas de choses à en dire, mais je crois que j'ai déja perdu 80% de mes lecteurs... |  | |
| 15/03/2006, 18h55 | #4 | Dieu supérieur / Déesse supérieureModérateur Pr. M. & JV
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
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| 15/03/2006, 19h01 | #5 | | Ombre
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
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| | | Posté par Sheeana | |
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Il me semble que la puissance électrique est fonction de la résistance (P = RI², non?). Comment avoir de la puissance sans résistance???
Et puis il est impossible de n'avoir aucune résistance : pour les métaux, R(T) = R(0°C) (1+AT). Donc à moins d'avoir une résistance à 0°C égale à zéro, je vois pas comment c'est possible.
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En fait, la température critique atteinte, le matériaux présente encore une petite résistance. Mais dans cette équation : P=RI², ce qui importe, c'est "I", soit l'intensité, ou en d'atres termes la quantité d'électrons qui passent dans une section de cable en un temps donné.
Comme le fil ne s'échauffe pas, ou très peu, on peut engager une grande intensité...
Quelques figures, pour aider...
 
On voit bien que les courants peuvent augmenter sans grande difficulté (jusqu'à qq milliers d'Ampère, ce qui est énorme). | | | |
| 15/03/2006, 19h05 | #7 |
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
Une fois de plus, j'ai loupé une occasion de me taire 
Morkar : ben il me semble que le cuivre est un très bon conducteur, non?
et pis si tu as d'autres explications, vas-y, no problem pour moi (on croirait entendre mon prof de C2...)
edit : ah merci pour les infos, effectivement, les diagrammes ça aide...
Dernière modification par Sheeana : 15/03/2006 à 19h09. | | | |
| 15/03/2006, 19h05 | #8 | | Dieu supérieur
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
euh pareil moi j'avais cru entendre dans mon cour d'éléctrique que U = R * I
Donc I = U / R soit R différent de 0 sinon l'équation marche pas
C'est quoi se bins 
| Citation | |
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| | | | Au Japon, des trains très grande vitesse utilisent ce système : on a l'impression qu'ils flottent (de quelques centimètres) au-dessus des rails. | | | | |
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Euh comment ils font pour avancer ? ils ont un turbo reacteur dans leurs fesses ? nan la voiture avance grace au force de frotement si tu les enléves, ca devient un espéce d'avion, alors pourquoi mettre des rails en dessous pour surelever le train, oua je piges plus rien Nanaa sa sert a rein de faire voler des trains, et je suis septique, là.
Car le tgv il a des rails, donc c'est pas trop dur de le manier, mais si le train flotte faut un conducteur hors pair pour pouvoir gerer 250 km/H a 10 cm du sol sans partir dans les rails, car même si il doit y avoir un champ magnétique trés fort, un train 250 Km/h si il prend mal le virage il part direct dans les chous nan ?
Je sais je suis fou | | | |
| 15/03/2006, 19h17 | #11 | | Ombre
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
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| | | Posté par Sheeana | |
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| | | | Une fois de plus, j'ai loupé une occasion de me taire
Morkar : ben il me semble que le cuivre est un très bon conducteur, non?
et pis si tu as d'autres explications, vas-y, no problem pour moi (on croirait entendre mon prof de C2...) | | | | |
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Le cuivre est un excellent conducteur, en effet, mais fait extraordinaire, le cuivre n'est pas supraconducteur ! Du moins, à 4K à des pressions fortes...
La propriété supraconductrice est pleine de mystères, personne ne comprend la cause exacte de cet effet...
Si vous voulez plus d'infos, cherchez "Paires de Cooper" et "Phonons", cela vous permettra de comprendre une partie des secrets de la science des matériaux...
| | | | euh pareil moi j'avais cru entendre dans mon cour d'éléctrique que U = R * I
Donc I = U / R soit R différent de 0 sinon l'équation marche pas
C'est quoi se bins
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| | | | Au Japon, des trains très grande vitesse utilisent ce système : on a l'impression qu'ils flottent (de quelques centimètres) au-dessus des rails. | | | | |
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Euh comment ils font pour avancer ? ils ont un turbo reacteur dans leurs fesses ? nan la voiture avance grace au force de frotement si tu les enléves, ca devient un espéce d'avion, alors pourquoi mettre des rails en dessous pour surelever le train, oua je piges plus rien Nanaa sa sert a rein de faire voler des trains, et je suis septique, là.
Car le tgv il a des rails, donc c'est pas trop dur de le manier, mais si le train flotte faut un conducteur hors pair pour pouvoir gerer 250 km/H a 10 cm du sol sans partir dans les rails, car même si il doit y avoir un champ magnétique trés fort, un train 250 Km/h si il prend mal le virage il part direct dans les chous nan ?
Je sais je suis fou | | | | |
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Si U=RI, donc I=U/R. Si R tend vers 0, I tend vers l'infini. Tout est en ordre...
Pour les trains, en effet, on ne compte plus sur l'effet action-réaction, responsable, par les frottements, du mouvements. Mais si on ote les frottements, on gagne donc une très précieuse énergie.
En fait, par un jeu intelligent entre des bobines qui repousse le train des rails (un lévitation d'une dizaine de cm) et d'autres qui altèrent localement le champ magnétique, il est possible de générer un mouvement. Car en fait, une partie du train, ou plutot des zones régulièrement espacées du train, sont repoussées vers l'avant, tandis que le reste est repoussé vers le haut.
Bilan des forces :
Somme = Gravité + Répulsion magnétique verticale + Répulsion magnétique horizontale
Donc un mouvement selon l'horizontal, puisque les deux premières sont compensées.
Pour les virages, il suffit de modifier les répulsions en conséquence... | | | |
| 15/03/2006, 19h38 | #13 | Dieu supérieur / Déesse supérieureObjectif de bronze
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
ce que t'as vu nana-san (le train qui vole) c'est en chine, a Shanghai.enfin, c'est là que je l'ai vu... l'idee viens peu etre des japonais^^
c'est en fait un train en léviation.
bon, je ne suis pas sur de ce que je connais de la léviation. donc, je ne vais pas m'avancer plus que ca...
je demanderais des precisions a mon frere quand il rentrera...
enfin tout ce que je sais, c'est qu'il est capable d'aller a 500 KM/h 
sinon, merci pour cette fiche, touche a l'electriciter, et la physique en général, ca m'interresse 
et merci Morkar pour les precisions! oui oui, je te suis!
Dernière modification par Zoulon : 15/03/2006 à 19h41. | | | |
| 15/03/2006, 19h57 | #14 | | Dieu supérieur
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
| | | | Car le tgv il a des rails, donc c'est pas trop dur de le manier, mais si le train flotte faut un conducteur hors pair pour pouvoir gerer 250 km/H a 10 cm du sol sans partir dans les rails, car même si il doit y avoir un champ magnétique trés fort, un train 250 Km/h si il prend mal le virage il part direct dans les chous nan ?
Je sais je suis fou | | | | |
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Non c'est interessant comme question.
Regarde si le train est préprogrammé, et si il sait qu'à partir de tel distance parcouru, il rencontrera un virage de tel envigure ...
Suffit d'effectuer des compensations latérales, grâce à ce systeme de bobines placées sur le côté exterieur du virage, ainsi le train est poussé vers l'interieur, et compense sa vitesse et la repulsion en fonction de sa programmation.
Avec des aimants et des souffleurs, tu peux faire voyager une billes sur plusieurs kilomètres, sur plusieurs niveaux, et dans toutes les directions, sans même qu'elle soit en contact avec autre chose que de l'air. | | | |
| 15/03/2006, 20h14 | #15 | | Dieu supérieur
| Re : [Science&Technologie] Les supraconducteurs | |
Tout d'abord, merci pour cette fiche. C'est une très bonne initiative, et c'est bel et bien le bon endroit pour la poster.
Cependant, il faut faire attention sur plusieurs points. Tout d'abord, ne pas se monter trop catégorique dans ces propos et bien les nuancer. Par exemple, quand tu parle de l'absence de résistance chez les supraconducteurs, il faut bien préciser que l'on ne peut atteindre cette résistance zéro, du moins, c'est encore du jamais vu.
Ensuite, tant qu'à faire ce genre de fiche, il est bon d'approfondir à fond le sujet, afin de pouvoir expliquer soit même la plupart des point remis en questions par d'autres membres qui peuvent s'y connaître, ce qui évite des déconvenues, ou histoire de compléter ce qu'à pu répondre un autre membre.
J'ai trouvé que ça manqué un peu d'exemple aussi, pour les matériaux, ou leur composition, il me semble en l'occurrence que ce des éléments à base de carbone, même si je n'en suis pas sur. J'étais aller voir une expérience de ce genre à la Fac d'Orsay avec le Lycée et ils nous avaient expliqué le fonctionnement des supraconducteur, leur nature et leur potentiel, mais c'est loin désormais et je en m'en souviens plus trop.
De plus, tu cites des chiffres, mais s'ils ne sont pas commentés, ils perdent toute valeur informative, du moins, ils peuvent facilement être remis en question. Par exemple, lorsque tu parles sur la fin de 53 millions de tonnes de Gaz carboniques, il serait bon de comparer à d'autres chiffres afin de faire des rapports, que les lecteurs puissent prendre pleinement conscience du potentiel que représente cette technologie.
Après, par souci d'esthétisme, rajouter des images serait un plus...
Mais bon, dans l'ensemble, ça fait plaisir à voir.
Glorf, modo comptoir.
*Mode modo off*
Pour ce qui est du train, il me semble que l'on fait passer un courant électrique dans des sortes de railles, ce qui crée une force magnétique qui soulève les wagons, puis, par un autre procédé, on modifie les caractéristiques de cette force magnétique pour faire avancer et stopper le train. Après, je ne sais plus quand j'avais vu ça, et je fais surement des erreurs, mais je crois que c'est un système dans ce genre là.
Morkar, tu pourrais pas nous en dire plus? 
Ouah... c'est loin la physique...
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