Tıpta kullanılan manyetik rezonans görüntüleme cihazlarında çok güçlü ve zaman içinde şiddeti değişmeyen bir manyetik alana gereksinim duyulur. Bu alanı üreten bobinlerin süper iletken tellerden sarılmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

Meissner etkisini tam olarak gösteren bir süper iletken disk, kritik sıcaklığının üzerindeyken sabit bir mıknatısın manyetik alanı içine konuluyor; bu sırada manyetik alan çizgileri diskin içinden geçmektedir. Ardından disk, mıknatıs yerinden oynatılmadan kritik sıcaklığının altına soğutuluyor.

I. Soğutma sonunda diskin iç bölgesindeki manyetik alan sıfır olur.
II. Bu davranış, diskin direncinin sıfır olmasıyla tek başına açıklanamaz.
III. Disk süper iletken hâle geçtiği anda mıknatıs tarafından çekilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir metal örneğin direnci, sıcaklığı düşürüldükçe önce düzgün biçimde azalmakta; 7,2 K'de ise aniden sıfıra düşüp bu sıcaklığın altında sıfır kalmaktadır. Bu gözlemle ilgili olarak,

I. 7,2 K, bu örneğin kritik sıcaklığıdır.
II. 7,2 K'nin altında örnekten akım geçerken örnek üzerinde ısı açığa çıkmaz.
III. 7,2 K'nin üzerinde örnek yalıtkan gibi davranır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Kritik sıcaklığı −180 °C olan bir süper iletken örnek, sıvı azot banyosunda 77 K sıcaklığa soğutulmuştur. Banyodan çıkarılan örneğin sıcaklığı düzgün olarak dakikada 0,5 K artmaktadır.

(0 °C = 273 K)

Örnek, banyodan çıkarıldıktan kaç dakika sonra süper iletkenliğini kaybeder?

Dış manyetik alan yokken kritik sıcaklığı 9 K olan bir süper iletken örnekle deney yapılıyor. Bu maddenin süper iletkenliğinin bozulduğu kritik manyetik alan şiddeti, sıcaklık düştükçe artmaktadır.

I. Dış manyetik alan yokken örnek 10 K'de tutulduğunda direnci sıfırdır.
II. Örnek 5 K'de tutulurken uygulanan dış manyetik alan yeterince artırılırsa örnekte direnç ortaya çıkar.
III. Örneğe dış manyetik alan uygulandığında, süper iletkenliğin gözlendiği en yüksek sıcaklık 9 K'den düşük olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir öğrenci, süper iletkenleri "direnci çok küçük olan, çok iyi iletken maddeler" diye tanımlıyor.

I. Tanım eksiktir; çünkü süper iletkenler, oda sıcaklığında en iyi iletken olan bakır, gümüş ve altın gibi metallerdir.
II. Süper iletkende direnç çok küçük değil, belirli bir sıcaklığın altında tam olarak sıfırdır.
III. Tanım eksiktir; çünkü süper iletkenlik, yarı iletkenlerde olduğu gibi madde ısıtıldıkça direncin azalmasıyla ortaya çıkar.
IV. Tanım, süper iletkenin manyetik alanı içinden dışlama (Meissner etkisi) özelliğini kapsamaz.

yargılarından hangileri bu tanımın eksik ya da hatalı yönlerini doğru olarak ifade eder?

Bir parçacık hızlandırıcısında kullanılan bakır sargılı sapma mıknatısı, çalışırken 270 kW gücü ısıya dönüştürmektedir. Aynı manyetik alanı üreten süper iletken sargılı bir mıknatısta sargıda ısı kaybı olmamakta, ancak sargıyı kritik sıcaklığının altında tutan soğutma sistemi 30 kW güç harcamaktadır. Süper iletken mıknatısa geçilmesiyle sağlanan net güç tasarrufu kaç kW'tır?

Bir enerji iletim hattından 200 A'lik akım geçmektedir ve hattın toplam direnci 5 Ω'dur. Hat, kritik sıcaklığının altına soğutulmuş bir süper iletken kabloyla değiştirildiğinde hattın direnci sıfır olmaktadır. Buna göre, hatta ısı olarak kaybedilen güç kaç kW azalır?

Kritik sıcaklığı 92 K olan bir süper iletken örnek, bir deneyde −100 °C'ye soğutulmuştur. (0 °C = 273 K) Örneğin son sıcaklığı, kritik sıcaklığının kaç K üzerindedir?