Hoppa till huvudinnehållet

SK2759 Supraledning och tillämpningar 6,0 hp

Supraledning är ett fascinerande fenomen som leder till att en elektrisk ström kan transporteras helt utan resistans – en egenskap som är mycket attraktiv för olika sorters tillämpningar. Den här kursen ger de grundläggande kunskaperna för fortsatt arbete med supraledning inom forskning eller industri. Kursen behandlar både de grundläggande teorierna och modellerna för supraledning samt en del av den ingenjörsmässiga förståelse som krävs vid design av supraledande tillämpningar.

Kursomgångar saknas för aktuella eller kommande terminer.
Rubriker med innehåll från kursplan SK2759 (HT 2017–) är markerade med en asterisk ( )

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll

  • 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).

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).

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet

Goda kunskaper om grundläggande begrepp inom vektoranalys, såsom divergens, rotation, linjeintegraler, Gauss och Stokes satser.

Goda kunskaper om Maxwells ekvationer och grundläggande kvantfysik.

Rekommenderade förkunskaper

Ingen information tillagd

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

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

Examination och slutförande

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

Betygsskala

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

Examination

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

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Övriga krav för slutbetyg

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

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Etiskt förhållningssätt

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare information

Kursrum i Canvas

Registrerade studenter hittar information för genomförande av kursen i kursrummet i Canvas. En länk till kursrummet finns under fliken Studier i Personliga menyn vid kursstart.

Ges av

Huvudområde

Teknisk fysik

Utbildningsnivå

Avancerad nivå

Påbyggnad

Ingen information tillagd

Kontaktperson

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