superkonduktor (edit) 1

NAMA KELOMPOK:

Sejarah Superkonduktor

Penemu Superkonduktor: Heike Kamerlingh Onnes Tahun 1911

Percobaan Onnes

Onnes mengalirkan arus pada kawat merkuri yang sangat murni dan kemudian mengukur hambatannya sambil menurunkan suhunya.

Hasilnya: Hambatannya menurun pada suhu 4,2 K

Hasil Percobaan Onnes

Teori Superkonduktor

Pengertian Superkonduktor Superkonduktor merupakan bahan material

yang memiliki hambatan listrik bernilai nol pada suhu yang sangat rendah (artinya dapat menghantarkan arus walaupun tanpa adanya sumber tegangan).

Pada prinsipnya, superkonduktor dapat mengalirkan arus listrik tanpa kehilangan energi. Namun secara praktek, superkonduktor ideal sangat sulit untuk dihasilkan.

Karakterisitik dari bahan superkonduktor adalah medan magnet dalam superkonduktor bernilai nol dan mengalami efek meissner.

SIFAT KELISTRIKKAN SUPERKONDUKTOR

Keadaan Normal Atom Kisi Pada Logam

Bahan logam tersusun dari kisi-kisi dan basis serta elektron bebas.

Ketika medan listrik diberikan pada bahan, elektron akan mendapat percepatan. Medan listrik akan menghamburkan elektron ke segala arah dan menumbuk atom-atom pada kisi.

Hal ini menyebabkan adanya hambatan listrik pada logam konduktor.

Keadaan Superkonduktor pada Kisi Atom Logam

Pada bahan superkonduktor terjadi juga interaksi antara elektron dengan inti atom.

Namun elektron dapat melewati inti tanpa mengalami hambatan dari atom kisi.

Ketika elektron melewati kisi, inti yang bermuatan positif menarik elektron yang bermuatan negatif dan mengakibatkan elektron bergetar.

Jika ada dua buah elektron yang melewati kisi, elektron kedua akan mendekati elektron pertama karena gaya tarik dari inti atom-atom kisi lebih besar.

Gaya ini melebihi gaya tolak-menolak antar elektron sehingga kedua elektron bergerak berpasangan.

Pasangan ini disebut Cooper Pairs. ”Pasangan elektron ini akan melalu kisi

tanpa gangguan dengan kata lain tanpa hambatan.”

Sifat Kemagnetan Superkonduktor Sifat lain dari superkonduktor yaitu

bersifat diamagnetisme sempurna. Jika sebuah superkonduktor di tempatkan

pada medan magnet, maka tidak akan ada medan magnet dalam superkonduktor. Hal ini terjadi karena superkonduktor menghasilkan medan magnet dalam bahan, yang berlawanan arah dengan magnet luar yang diberikan.

Efek yang sama dapat diamati jika medan magnet diberikan pada bahan dalam suhu normal kemudian didinginkan sampai menjadi superkonduktor. Pada suhu kritis, medan magnet akan ditolak (Efek ini dinamakan Efek Meissner).

Efek Meissner Ketika Superkonduktor ditempatkan di medan

magnet luar yang lemah, medan magnet akan menembus superkonduktor pada jarak yang sangat kecil dan dinamakan London Penetration Depth.

Pada bahan superkonduktor umumnya London Penetration Depth sekitar 100 nm. Peristiwa ini dinamakan Efek Meissner dan merupakan karakteristik dari superkonduktor.

Efek Meissner adalah efek dimana superkonduktor menghasilkan medan magnet.

Efek Meissner ini sangat kuat sehingga sebuah magnet dapat melayang karena ditolak oleh superkonduktor.

Berikut ini adalah cuplikan video mengenai Efek Meissner…CHECK THIS OUT!!!

Gambar Efek Meissner

Jika Suhu (T) lebih besar dari Suhu Kritis (Tc), maka medan magnet akan diterima oleh bahan (masih bersifat konduktif)

Namun jika Suhu (T) lebih kecil atau dibawah Suhu Kritis (Tc), maka medan magnet akan ditolak oleh bahan (sudah bersifat superkonduktif)

Medan magnet ini juga tidak boleh terlalu besar.

Apabila medan magnetnya terlalu besar, maka efek Meissner ini akan hilang dan material akan kehilangan sifat superkonduktivitasnya.

Suhu dan Medan Magnet Kritis Suhu kritis adalah suhu yang membatasi

antara sifat konduktor dan superkonduktor. Medan magnet kritis adalah batas kuatnya medan magnet sehingga bahan superkonduktor memiliki medan magnet

Medan magnet kritis adalah batas kuatnya medan magnet sehingga bahan superkonduktor memiliki medan magnet. Jika medan magnet yang diberikan pada bahan superkonduktor melewati batas kritis, maka bahan superkonduktor tak akan mengalami efek meissner lagi.

Tipe – Tipe Superkonduktor

Superkonduktor Tipe-1

Superkonduktor tipe I menurut teori BCS (Bardeen, Cooper, dan Schrieffer) dijelaskan dengan menggunakan pasangan elektron (yang sering disebut pasangan Cooper).

Superkonduktor yang berkelakuan seperti ini disebut superkonduktor jenis pertama yang secara fisik ditandai dengan efek Meissner, yakni gejala penolakan medan magnet luar (asalkan kuat medannya tidak terlalu tinggi) oleh superkonduktor.

Maka pada superkonduktor tipe I akan terus – menerus menolak medan magnet yang diberikan hingga mencapai medan magnet kritis.

Contoh superkonduktor tipe I Timbal (Pb) (menjadi superkonduktif

di suhu 7,196 K) Lantanum (La) (menjadi

superkonduktif di suhu 4,88 K) Tantalum (Ta) (menjadi

superkonduktif di suhu 4,47 K) Air raksa (Hg) (menjadi

superkonduktif di suhu 4,15 K)

Timah (Sn) (menjadi superkonduktif di suhu 3,72 K)

Indium (In) (menjadi superkonduktif di suhu 3,41 K)

Paladium (Pd) (menjadi superkonduktif di suhu 3,3 K)

Krom (Cr) (menjadi superkonduktif di suhu 3 K)

Aluminium (Al) (menjadi superkonduktif di suhu 1,175 K)

Seng (Zn) (menjadi superkonduktif di suhu 0,85 K)

Platina (Pt) (menjadi superkonduktif di suhu 0,0019 K)

Superkonduktor Tipe – 1

Grafik Magnetisasi terhadap Medan magnet

Grafik magnetisasi terhadap medan magnet

Superkonduktor Tipe II

Superkonduktor tipe II ini tidak dapat dijelaskan dengan teori BCS karena apabila superkonduktor jenis II ini dijelaskan dengan teori BCS, efek Meissnernya tidak terjadi.

Berikut adalah superkonduktor tipe II (Sn5In)Ba4Ca2Cu11Oy (menjadi

superkonduktif di suhu sekitar 218 K) Sn5In)Ba4Ca2Cu10Oy (menjadi

superkonduktif di suhu sekitar 212 K) Sn5Ba4Ca2Cu10Oy (menjadi

superkonduktif di suhu sekitar 200 K)

APLIKASI SUPERKONDUKTOR

Superkonduktor kini telah banyak digunakan dalam berbagai bidang.

Hambatan tidak disukai karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas.

Apabila hambatan menjadi nol, maka tidak ada energi yang hilang pada saat arus mengalir.

Dalam Bidang Transportasi

Dalam Bidang Transportasi

Dibidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor.

Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev Train

Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km/jam.

Dalam Bidang Komputer

HTS-SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices) telah digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau laut.

Dalam Bidang Kelistrikan Suatu perusahaan Amerika, American

Superconductor Corp. diminta untuk memasang suatu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES).

Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan untuk menstabilkan listrik apabila terjadi gangguan listrik.

Untuk transmisi listrik, pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana untuk menggunakan kabel superkonduktor dengan pendingin nitrogen untuk menggantikan kabel listrik bawah tanah yang terbuat dari tembaga.

Dalam Bidang Kedokteran

Diciptakannya alat MRI (Magnetic Resonance Imaging), sebuah alat pencitra Gema Magnetik.

PRINSIP KERJA MRI

Struktur atom hidrogen dalam tubuh manusia saat diluar medan magnet mempunyai arah yang acak dan tidak membentuk keseimbangan.

Kemudian saat diletakkan dalam alat MRI (gantry), maka atom H akan sejajar dengan arah medan magnet .

Saat diberikan frequensi radio , maka atom H akan mengabsorpsi energi dari frequensi radio tersebut.

Akibatnya dengan bertambahnya energi, atom H akan mengalami pembelokan, sedangkan besarnya pembelokan arah, dipengaruhi oleh besar dan lamanya energi radio frequensi yang diberikan.

Sewaktu radio frequensi dihentikan maka atom H akan sejajar kembali dengan arah medan magnet .

Pada saat kembali inilah, atom H akan memancarkan energi yang dimilikinya.

Kemudian energi yang berupa sinyal tersebut dideteksi dengan detektor yang khusus dan diper-kuat.

Selanjutnya komputer akan mengolah dan merekonstruksi citra berdasarkan sinyal yang diperoleh dari berbagai irisan.

Hasil Foto MRI (Asli)

Dibandingkan hasil foto X-Ray biasa, isi kepala Anda akan terlihat “lebih nyata”.