IM2661 Supraledning och tillämpningar 6,0 hp

• Utbildningsnivå

  Avancerad nivå

• Kursnivå (A-D)

  D

• Huvudområde

  Fysik
  

• Betygsskala

  A, B, C, D, E, FX, F

• Hemsida

• Kurssida på KTH Social

Lärandemål

Kursen syftar till att ge studenterna fördjupade kunskaper och färdigheter inom teorin för supraledning så att de kan förstå och beskriva principen bakom olika tillämpningar av supraledare.

Efter fullgjord kurs ska studenterna kunna

- redogöra för olika teorier för supraledning samt deras giltighetsområden

- redogöra i detalj för skillnaderna mellan goda ledare, perfekta ledare och supraledare

- tillämpa Londons teori, modifierad Londons teori och Ginzburg-Landaus teori för supraledning både vid härledningar av fysikaliska samband och vid numeriska beräkningar samt matematiskt motivera dessa teorier utgående från fysikaliska argument

- förklara typ-I och typ-II supraledning utgående från termodynamiska beräkningar av Gibbs fria energi för en supraledare

- diskutera vortexar och dess egenskaper i en supraledare både kvantitativt och kvalitativt, speciellt med avseende på energiförluster i - en supraledande tråd

- tillämpa Beans modell för en supraledare

- härleda ekvationerna bakom Josephsonövergångar samt relatera dessa till olika tillämpningar inom supraledande elektronik

- beskriva olika tillämpningar av supraledare (supraledande tråd, magneter, Maglevtåg, SQUID:ar, tomografer, mätnormaler, supraledande elektronik etc)

Kursens huvudsakliga innehåll

Egenskaper hos supraledare, Meissnereffekt, god ledare och perfekta ledare

Londons teori för supraledare

Termodynamik för supraledare, typ-I och typ-II supraledare

Vortexar i typ-II supraledare, vortexgitter, energin hos vortexar, modifierad Londons teori, krafter på vortexar, energiförluster, Beans modell

Josephsonövegångar, kvantinterferometrar (SQUID:ar), korta och långa Josephsonövergångar

Ginzburg-Landaus teori för supraledare

Storskaliga tillämpningar (t ex magneter, energilagring, avancerade transportmedel) och elektroniktillämpningar (t ex SQUID-instrument, datorer, mätnormaler).

Behörighet

Goda kunskaper om grundläggande begrepp inom vektoranalys, såsom divergens, rotation, Gauss och Stokes satser
Kunskaper inom grundläggande fasta tillståndets fysik (motsvarande Charles Kittel, "Introduction to solid state physics")

Litteratur

M. Andersson, Introduction to applied superconductivity, kompendium, KTH

Bredvidläsning:

T.P.Orlando and K.A.Delin, "Foundations of applied superconductivity", Addison-Wesley, ISBN 0-201-18323-4

K.Fossheim and A.Sudbø, "Superconductivity - physics and applications", Wiley, ISBN 0-470-84452-3

Examination

• TEN1 - Tentamen, 6,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Skriftlig tentamen (TEN1, 6.0 hp), betygsskala A/B/C/D/E/Fx/F
Bonuspoäng från inlämningsuppgifter i kursen är endast giltiga fram till nästa kursomgång.

Ges av

ICT/Materialfysik

Examinator

Magnus Andersson <magnusan@kth.se>

Övrig information

Kursen utvärderas och utvecklas i enlighet med KTH:s policy för Kursanalys (se KTH-Handbok 2, Flik 14.1)

Versionsinformation

Kursplan giltig från och med HT09.
Examinationsinformation giltig från och med HT07.