SK2759 Supraledning och tillämpningar 6,0 hp

Superconductivity and Applications

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Teknisk fysik
  • Betygsskala

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

Kurstillfällen/kursomgångar

HT19 för programstuderande

HT18 för programstuderande

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.
  • Josephsonövergångar, 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, linjeintegraler, Gauss och Stokes satser.

Goda kunskaper om Maxwells ekvationer och grundläggande kvantfysik.

Litteratur

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

Examination

  • INL1 - Inlämningsuppgifter, 3,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
  • KON1 - Kontrollskrivning, 3,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Slutligt betyg på kursen baserar sig på totalpoäng från inlämningsuppgifterna och kontrollskrivningen.

Ges av

SCI/Tillämpad fysik

Kontaktperson

Magnus Andersson (magnusan@kth.se)

Examinator

Magnus Andersson <magnusan@kth.se>

Övrig information

Kursen är även valbar för doktorander inom doktorsprogrammet i fysik.

Kursen utvärderas och utvecklas i enlighet med KTH:s policy för kursanalys.

Ersätter IM2661

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2017.
Examinationsinformation gäller från och med HT2017.