Wie groß ist eine Stromstärke in einem Supraleiter?
Nach dem ohmschen Gesetz müsste man ja die Spannung durch 0 Ohm rechnen... Wäre die Stromstärke dann unendlich? Das würde wiederum keinen Sinn machen, weil dann ja unendlich Elektronen fließen müssten. Ist der Widerstand dann doch nicht 0?
6 Antworten
Letztlich kann eine Spannungsquelle nur den maximalen Strom liefern, für den sie ausgelegt wurde.
Bei einem Supraleiter geh es um den Spannungsabfall auf einer solchen Leitung und damit die zu erwartende Verlustleistung. Die ist dann theoretisch 0 Watt, denn bei 0 Ohm gibt es ja keinen Spannungsabfall. Leider kostet es es Energie, den Zustand zu erreichen, also hast du schon Verluste.
Daher forscht man nach Materialien, die schon bei "genügsameren" Temperaturen diesen Effekt zeigen: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/supraleiter-rekord-strom-verlustfrei-leiten-bei-minus-70-grad-a-1048624.html
Das soll auch bei Raumtemperaturen schon klappen: https://www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/physik/neuer-supraleiter-leitet-strom-bei-raumtemperatur-13372187
Allerdings darf der Strom eine bestimmte Stromdichte nicht überschreiten, ansonsten fällt der Effekt flach, das hat mit dem Magnetfeld zu tun und ist mehr eine Sache der Profis, dazu nur kurz aus aus https://de.wikipedia.org/wiki/Supraleiter
"Der Stromfluss durch den Supraleiter senkt die Sprungtemperatur. Die Sprungtemperatur sinkt auch, wenn ein äußeres Magnetfeld anliegt. Überschreitet das Magnetfeld einen kritischen Wert, so beobachtet man je nach Material verschiedene Effekte. Bricht die Supraleitung schlagartig zusammen, spricht man von einem Supraleiter erster Art oder vom Typ I. Supraleiter zweiter Art dagegen (Typ II) haben zwei kritische Feldstärken, ab der niedrigeren beginnt das Feld einzudringen, bei der höheren bricht die Supraleitung zusammen. In dem Bereich dazwischen dringt das Magnetfeld in Form mikroskopisch feiner Schläuche zunehmend in den Leiter ein. Der magnetische Fluss in diesen Flussschläuchen ist quantisiert. Supraleiter vom Typ II sind durch ihre hohe Stromtragfähigkeit interessant für technische Anwendungen. "
Stromstärke ist definiert als die Menge der Ladung die pro Zeit durch einen bestimmten Querschnitt durchfliesst.
Die Anzahl der Ladungsträger ist auch in einem Supraleiter nur begrenzt.
Also ist die Stromstärke begrenzt.
Um dein Problem aufzulösen: Über einem Leiterabschnitt im Stromkreis, der supraleitend ist, fällt die Teilspannung auf einen Wert ab, der nahe bei 0V liegt. Das limitert die bewegten Ladungsträger auf die Menge, die die Spannungsquelle liefern kann (siehe Innenwiderstand der Quelle).
Theoretisch unendlich, da aber die Anzahl freier Elektronen endlich ist, ist auch die Stromstärke begrenzt, obwohl der Widerstand null ist. Es können nicht mehr Elektronen fließen, als vorhanden sind.
Das Ohm'sche Gesetz bezieht sich auf den Gesamtwiderstand des Stromkreises. Dazu gehört auch die Stromquelle, und die hat immer einen inneren Widerstand.
Bei den meisten gewöhnlichen Laborversuchen kann man den Widerstand der Stromquelle vernachlässigen. Beim Kurzschluss aber liegt im Stromkreis nur der Widerstand der Stromquelle alleine. Und der ist da auch einzusetzen nach dem Ohm'schen Gesetz.