Бесконечен ли ток в сверхпроводниках? Если сопротивление равно нулю, то I (V/R) должно быть бесконечным? [дубликат]

В сверхпроводнике ток может течь «вечно», поскольку сопротивления нет. Но поскольку проводники обладают индуктивностью (на самом деле сверхпроводники чаще всего используются для создания магнитов, например, для МРТ-сканера), приложение напряжения не вызовет (немедленно) протекание бесконечного тока.

Поучительно посмотреть , как магнит МРТ «нарастает» (включается). По этой ссылке я воспроизвожу принципиальную схему здесь:

Включив очень маленький (мВт) нагреватель, вы можете локально нагреть сверхпроводящую петлю, чтобы она стала резистивной. Теперь вы можете подать напряжение на цепь, и оно будет предпочтительно посылать ток по сверхпроводящей части петли. Однако ток не будет бесконечным - для данной индуктивности$L$, магнит будет «линейно» по мере увеличения тока в соответствии с

Когда желаемая напряженность поля достигнута, вы выключаете нагреватель — петля замкнется, а ток продолжит течь. В этот момент вы отключаете подачу напряжения (тока). И у вас есть (сильный) магнит, который будет сохраняться в течение очень долгого времени, поскольку ток продолжает течь без сопротивления.

Как указал Дж... И гексафракция в комментариях, в сверхпроводимости есть еще одно важное понятие: понятие критического тока. Это самый большой ток (плотность), который конкретный сверхпроводник может нести, не становясь резистивным. Это функция как магнитного поля, так и температуры проволоки. Это имеет ряд последствий:

1) ток никогда не будет "бесконечным" - дойти до некоторого конечного тока можно только до прекращения сверхпроводимости

2) если у вас есть локальный дефект в вашем проводе, он может иметь более низкий критический ток и, следовательно, станет источником перехода к нормальному удельному сопротивлению.

3) конструкторы сверхпроводящих проводов тратят много сил на стабильность; например, они окружают сверхпроводящий сердечник обычным проводником (серебряным или медным), чтобы рассеять небольшие временные колебания удельного сопротивления (ток временно отводится на нормальный проводник). Это значительно повышает стабильность сверхпроводящей системы.

4) поскольку критический ток снижается по мере увеличения магнитного поля, существует нелинейная зависимость между достигаемым магнитным полем и количеством необходимого сверхпроводника — одна из причин, по которой системы МРТ с более сильным полем непропорционально дороже.

5) иногда сверхпроводящий магнит «затухает» - локальное рассеивание тепла вызывает эффект разгона, поскольку все больше проволоки становится резистивной. В итоге вся накопленная магнитная энергия рассеивается в виде тепла. Это приведет к выкипанию криогена (обычно жидкого гелия), который необходимо безопасно выпустить во внешний мир (очень дорогое мероприятие!)

Это достаточно сложная тема...

Напряжение равно нулю. В этом-то и дело.

Основной способ возникновения тока, как и в ЯМР-магните, — это индуктивная связь.

Если сопротивление равно нулю, то I (V/R) должно быть бесконечным?

Согласно закону Ома, напряжение и сила тока, связанные с проводником, пропорциональны :

где сопротивление$R$есть константа пропорциональности. Это уравнение верно для (идеального) омического материала. Мы можем преобразовать это уравнение в

кроме случая, что$R = 0$так как деление на ноль не определено. В таком случае мы имеем это$V = 0$для любого значения$I$(для физических сверхпроводников существует верхний предел$I$).

Кроме того, как вы заметили, мощность в проводнике не рассеивается, когда сопротивление равно нулю.

Наконец, как заметил комментатор, при изменении тока будет возникать напряжение, поскольку существует магнитное поле, связанное с током, и, следовательно, связанная с ним индуктивность.

... и V равно нулю, поэтому энергии нет?

Все остальные ответы касаются этой части вашего вопроса, но ни в одном из них прямо не говорится, что в самом сверхпроводнике не рассеивается энергия .

Закон Ома применим к проводнику. $I$по закону Ома относится к току, протекающему в проводнике, т.$V$относится к разности напряжений между двумя точками по длине проводника, а$R$есть сопротивление между теми же двумя точками.

Мощность, рассеиваемая между теми же двумя точками , может быть выражена как$I^{2}R$, в качестве$\frac{V^2}{R}$, или как$IV$; все они равны нулю, когда$V=0$а также$R=0$.

@ Джерри Ширмер прав, лучший способ думать о сверхпроводнике - это как лыжник, который может кататься на лыжах с постоянной скоростью без склона. Выходная мощность равна нулю, поскольку никакая мощность не рассеивается из-за нагрева проводника, поэтому энергия не передается, за исключением случаев, когда сопротивление встречается на другом конце (например, в лампочке).