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超伝導について教えてください
超伝導とは「電気抵抗が０なんですか？」それとも「電気抵抗がほとんど０に近いんですか？」 物理学者は前者の立場が多数なんです。 ですが昔、電気工学の先生に超伝導についてお尋ねしたら「電気抵抗は完全には０にはならない」と言ってました。 これは理論では「成り立つ」が実学では「諸事情により、成り立たない」ということなんでしょうか？ なんか量子力学を使って説明できるみたいなんですが…。 科学のコーナーで「後者の立場が正しい」として答えたんですがネットで調べてみたら「前者の立場が圧倒的多数（しかし後者の立場もあった）」なんですよね。 いったいどっちが正しいのでしょう。 化学の方でも聞いたんですが、物理学の見地から教えてください。管理人さんへ。この場合は同じ内容の質問になりません。削除しないで下さい）
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質問者が選んだベストアンサー
超伝導は専門外なのですが身近に超伝導磁石などはよく使っています。 電気工学の先生が言いたかったのは「超伝導状態になっている物質中は電気抵抗は０だけれども超伝導デバイスを使って回路を作ろうとすると電源部など超伝導じゃないデバイスを組み込む必要があるので回路全体を抵抗０にするのはできない」、と言うことではないのでしょうか? 物理屋的なセンスではモノの電気抵抗を測る時には測定系の抵抗などはさっぴいて計算するので超伝導状態の物質の抵抗のみを議論できますが工学的、もしくは実用的には回路全体で議論しないといけませんからね。
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- guiter
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経験者に印をつけるのが恥ずかしいくらいの素人のような意見です。 参考URLでも触れられていますが第II種超伝導体では 第I種と比較すると混合状態があるために臨界磁場が大きくなります。 他にも理由があるかもしれませんが、 少なくとも強い磁場に耐えられるということは 応用面で重要な性質の一つであると思います。
お礼
何回もお応えいただきありがとうございます。 たとえるなら、常伝導体は強い磁場から超伝導体を守る防護服というところですか。まだ完璧というわけではないですが超伝導について知識を深めることができたと思います。これからも勉強し続けていきたいとおもいます。 みなさんありがとうございました。
- guiter
- ベストアンサー率51% (86/168)
反論というわけではないですが、 参考URLを見て気付いたことを書きます。 超伝導磁石など応用として使われているものは 第II種超伝導体のほうだと思います。 したがって、超伝導状態と常伝導状態が共存しています。 このことから、工学屋さんは電気抵抗は完全には０にはならない と言っていたのかもしれません。
お礼
＞超伝導磁石など応用として使われているものは第II種超伝導体のほうだと思います。 超伝導の応用は「第(2)種超伝導体」の方を使うんですか。何故ですか？
- guiter
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念のためですが、超伝導状態の部分に関しては ０ということはいいですよね。
お礼
０でいいと思います。 しかしあのページの研究者も「言われています」という表現を使っていてわかったような気になってしまいました。たぶんこういう事なんでしょう。今の段階では超伝導時の抵抗は０と考えられている。それは、現在もっとも小さいと考えられる抵抗よりも小さいからである。またクーパー対やＢＣＳ理論等の理論的説明より説明は出来る。 しかし、反証はあるかもしれない。ニュートリノの質量だって０ではなかった。 ０であるものと思いこんで作った理論は有用なものを除いて崩れ去るだろう。 超伝導でもそのようなことがあるかもしれない。 まだ閉じないので反論があれば言ってください。私は理解型ではなく納得型ですから。
- guiter
- ベストアンサー率51% (86/168)
専門以外の勉強をするのは大変だと思いますが頑張ってください。 私が学生の頃、理学部に所属していたので newtype さんとは逆にプログラムや計算機など 工学よりの講義がなく、それらは独学でやっていました。 でも、大学の勉強なんてもともと独学のようなものですよね。 講義に出たからといって理解できるわけではないですから。 いまや、量子力学はどこを探してもすぐに見つかるくらい いろいろな所に応用されています。 基礎だけでも知っておけばいつか役に立つのではないでしょうか。 わからない部分があればこのサイトなども利用すればよいと思います。 量子力学なら多くの回答者の方がおられます。 過去の質問でもかなり詳しい議論がされているものもありました。
お礼
たしかに私は得意な科目では、講義に出席するよりも自分で勉強することに重点をおいて大学に通っています。数学系はとくにそうです。たまに授業に出ると講師が拒否反応を起こしたこともしばしばありましたが、実力のほんの一部を示しただけで単位の一部（さすがに全部ではない）をもらったこともあります。当然テストでも友人達より優位に立っています。というか同学年で私に太刀打ちできるのは一体何人いるか。（但しこれは数学や物理学の話。他科目ではそれぞれにつわものがいます） ですが人間できることは限界があります。現代は専門化がすさまじく他分野を正確に理解、学習するのはよほど時間に余裕があり、好奇心旺盛である人でないと難しいと思います。こんなこと言うと世の中で一番暇なのは小学生であり、次に大学生だと思っている人もいると思いますが（私はそんこと言ってるから就職にあぶれるんだと声を大にして言いたい。）、うちの大学は他と違ってかなり学ぶことが多く、忙しいです。他大学の夏休み期間を聞くと気が滅入ります。ですが就職率はいいときで１００％、悪いときで９９．９９％ぐらいでおそろしく高いです。これは高度の技能を持っていることが社会的に認めれていることの証明であります。 他大学の就職率を見ると、私の大学と比べると相当低いですよね。つまり大学を出て何も学ばなかった人間が多いということなんでしょうか。情けない話です。 世の中には大学へいけない人もいます。その人達に比べれば自分はとても恵まれていると思います。そのことを考えると勉強せずにはいられません。
- guiter
- ベストアンサー率51% (86/168)
超伝導は専門外ですが、物理学の研究をしている者です。 量子力学の知識がないとなかなか難しいですが、 例えば、原子中の電子の運動量が減衰しないのと 似たようなものだと考えればよいのではないかと思います。 じゃあ、なぜ原子中の電子は止まらないの？ と聞かれると結局量子力学が必要なので困ってしまいますが。 物理屋と工学屋の言い回しの違いについては u13 さんの仰るようなことが理由ではないかと思います。 物理学では調べたい対象があればなるべく純粋にそのものだけを見ようとします。 したがって、周りについている測定のための道具はじゃまなわけです。 工学では周りについているものも含めて考えなければ意味がないですからね。
お礼
私は超伝導を応用する会社に就職したいと思っているんですよ。電気科は電力システム（効率的に電気を送るにはどうすればよいか。）か制御システム｛身近なものにたとえるとエレベーターがそうです。５のボタンを押すと（手操作入力）５階に連れていってくれる（実行）。定員オーバーの場合に知らせてくれる（フールプルーフ）…ｅｔｃ｝をやるんですが、どちらも量子力学は講義はありません。（原子力工学の講義はあります。バケツでウランをどのように運ぶか…ｅｔｃ？）。やはり知ってないとだめですよねぇ。独学でやろうかしら。 これからの時代は電子工学ではなく電気工学が主流になっていくと思います。なぜならば、中国やインドの方がこれらの産業を伸ばしてきているからです。どちらの国も人工が多い。中国の「社会主義市場経済化」が成功すればおそらく負けるだろう。 一方、超伝導や電気自動車の産業は黎明期です。２０年後には一般車になるかもしれません。だからそのときに三流でもいいから研究者として関わっていたい。大学にせっかく入ったんだからそのくらいの気概をもたなきゃだめですよね？
補足
回答ありがとうございます。だいぶ考えたんですがguiterさんに得点することにしました。量子力学を学ばなければ超伝導を理解できないことはよくわかりました。 マイペースで勉強したいと思います。 化学の方で私の期待していた答えが出ました。下記をご覧ください。 http://www2c.airnet.ne.jp/phy/phy/45.html
- ikkyu3
- ベストアンサー率43% (535/1229)
「電気抵抗０」とは、電気抵抗の値が０なのでしょうか。それとも抵抗が無いのでしょうか。 電気抵抗を電圧と電流との関係での比例係数として定義（オームの法則）するときと、電気抵抗は、なぜ起きるのかと考える（物理学）ときとの違いではないでしょうか。 オームの法則は、普通の伝導状態のとき（超伝導状態でないとき）しか適用できないと思いますが。 当てはめて表現すれば、「限りなく０に近い」でしょうか。
お礼
これはrei00さんが教えてくれたホームページの内容ですね。 オームの法則は超伝導状態以外の金属しか成り立たないということですね。 似たようなのでオームの法則は電解質溶液のなかで電流を通じても成り立たない。 超伝導というものは金属中の２つの電子が対となって動くので電気抵抗がなくなると書いてあるページもありました。なんかわかりかけてきたような気がします。
補足
回答ありがとうございます。このページを見てください。 http://www2c.airnet.ne.jp/phy/phy/45.html
- rei00
- ベストアンサー率50% (1133/2260)
早稲田大学の「理工ジャーナル」（↓）の中に「超伝導 --- マクロな量子現象」（早稲田大学理工学部物理学科 栗原 進）というものがあります。大学物理学部の先生が公式ペ－ジに書かれている内容ですが，参考になりませんか。 私には細かい所はわかりませんが，永久電流が減衰する確率はゼロで はないそうです。この意味では「電気抵抗（と言っていいのかどうか？）がほとんど０に近い」と言えるでしょうか。 しかし実際は，その確率は途方もなく小さく，低温では，たとえ宇宙の年齢の何倍も待ち続けたとしても，見られる望みはないそうです。したがって，『''永久電流''は，神はいざ知らず，人間にとっては真 の永久電流と言って何の差障りもない事になる。』そうです。つまり，実際上は「電気抵抗が０」と言えそうです。 ところで，この質問に化学的見地から回答する事はできないと思いますので，「化学」の方は削除された方が良いのではないでしょうか。
お礼
そのページはすでに見ました。神といわれてもねえ。 実は私はある星から来た宇宙人なんですが、私が載ってきた宇宙船にはたしか 常温超伝導金属や常温核融合がついていたと思います。私のような浅学な者では理解できない装置だったです。私は地球が気に入ったので以来ずっとこの星にいます。宇宙船はアメリカの軍事関係者に売りました。この売ったお金でいまのいままでお金に不自由していません。地球に来てほんとうに良かった。
補足
回答ありがとうございました。化学の方でいい感じの回答がでましたよ。
- m_chappy
- ベストアンサー率29% (32/107)
やじうま一般人です。お邪魔します。 私の素人理解ですが、電気抵抗が０って、物質の抵抗が無いってことですよね。それが何を意味するかと言うと、分子なんかの運動が全く無いってことで、つまりは絶対零度のことですよね。絶対零度では「前者の立場」が正しく、それを超伝導と呼ぶはずです。ただ、絶対零度って実現できていないと思いますし、実現できる見込みも聞いていません。そこで、絶対零度よりも高い温度で、如何に超伝導に近い状態を作り出すかが現在のトピックスなんだと思います。これは「後者の立場」なんでしょう。
お礼
私もいろいろ調べましたがわかっているのは超伝導状態と普通の状態はちがう式が成り立っているいうこと、またその２式は根本が量子力学によって結び付けられていること。過去の教えて！ｇｏｏを調べてもどうもわかっていて書いてある方はいないようです。明日大学へ行く用があるのでもし捕まえることができたら聞いてみたいと思います。 電子科は学問の基礎（半導体やレーザー）に量子力学があるから勉強しなくてはならないみたいですが、私は電気科なんで量子力学といえば化学でやるくらいなんですよ。 図解雑学量子力学という本を読みましたが、量子数、オービタル、電子密度分布なんてのは載っていませんでした。 とくに電子密度分布を書かせる問題が試験に出たんですがこれにはまいった。 ぜんぜんかけないので原点におじゃる丸のキスケやちびまるこちゃんの永沢君の絵を書いて唖然とさせてやろうと思ったんですが、その前に腹が痛くなったのでそのまま退場しちゃいました（笑）追試がんばろうっと！
補足
回答ありがとうございました。化学の方でついに私の欲しかった内容が得られました。やはり超伝導は完璧には０ではないそうです。詳しくは下記ページをご覧下さい。回答ありがとうございました。 http://www2c.airnet.ne.jp/phy/phy/45.html
お礼
そうかもしれません。たしかに素子自体は超伝導が起こらない。（起こったら大変だ）なるほどねえ。
補足
ご回答ありがとうございました。化学の方で私の求めていたものが得られました。 ｕ１３さんの回答も真を突いてると思われます。よって得点させていただきます。