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超伝導とは

「ちょうでんどう」は、漢字で「超伝導」または「超電導」と書かれ、1911年にオランダの物理学者であるヘイケ・カメルリング・オネスによって発見されました。その発見から100年あまり。現在では、様々な分野での応用を期待される現象です。

超伝導(超電導)の基礎知識

超伝導(超電導)とは、電気抵抗がゼロになる現象です。

電気抵抗がゼロになるということは、言い換えると、抵抗が無い分、ロスが無くなり、電気を効率的に使えるようになるということです。 そして、抵抗が無いため、一度電流を流すと、電流が永久に流れ続けるという現象がおきます。

現在、この超伝導(超電導)を活用し、実用化されているのは、医療現場で使われる「MRI」です。これには、超伝導磁石が使われています。そして、実用化に向けて開発が進んでいている例としては、「超電導リニアモーターカー」などが挙げられます。

超伝導(超電導)の大きな特徴

マイスナー効果とピン止め効果

上記の電気抵抗がゼロになるという現象の他に、超伝導(超電導)の大きな特徴の一つとして、マイスナー効果といわれる、「磁束(磁石と電流の間に働く力)を通さない」性質が挙げられます。 電流は磁場を作り出すため(逆に磁場で電流を作り出すことも可能)、電流と磁気は密接な関係があります。ところが、超伝導体はその性質として、磁束を跳ね返します。その性質により、超伝導体と磁石の間に空間が生まれます。 一方、もう一つの大きな特徴であるピン止め効果は、超伝導体中の不純物の箇所に磁束が入り、超伝導体中に磁束がしっかり固定された状態を指します。このため、マイスナー効果で超伝導体が反発するだけでは実現できない、超伝導体の安定浮上が可能になります。

高温超伝導(超電導)とは

今までより高い温度で超伝導体が作れるよう進化

当初、超伝導体(超電導体)を超伝導の状態にするには、-269℃といった低温で液化された、液体ヘリウムを使用していました。ところが、液体ヘリウムは取り扱いが難しいのに加え、資源に限りがあり、とても高価なもののため、超伝導(超電導)の実用化の大きな壁となっていました。
ところが、研究者たちは実験を重ね、現在では液体窒素(-196℃)で超伝導の状態にできる、超伝導体が発明されました。-196℃でも、当初よりは高い温度で使えるようになったため、それと比較して「高温超伝導(超電導)」といわれるようになりました。これにより、より多くの研究者の手で超伝導(超電導)実験が可能となりました。

高温超電導実験キット 手軽に超伝導体の浮上実験ができる実験キットの詳細はこちらから

超伝導関連のその他実験器具

01.超伝導浮上鉄レールコースター

価格:350,000円(税別)、寸法(mm):400(W)×1,200(L)×300(H)(木の台の大きさ)

レール上を超伝導体が滑走する「超伝導浮上鉄レール」のバージョンアップ版です。超伝導作用である「マイスナー効果」と「ピン止め効果」により、超伝導体は磁石を敷き詰めたレールの上に浮き、傾斜のあるレール上を滑走していく仕組みは同じですが、さらに効果がわかりやすいよう、超伝導体がさかさまになる形状を加えました。

02.超伝導浮上鉄レールコースター 2

価格:350,000円(税別)、寸法(mm):400(W)×1,200(L)×300(H)(木の台の大きさ)

レール上を超伝導体が滑走する「超伝導浮上鉄レール」のバージョンアップ版の二つ目。
超伝導作用である「マイスナー効果」と「ピン止め効果」により、超伝導体は磁石を敷き詰めたレールの上に浮き、傾斜のあるレール上を滑走していきます。今回は、カーブとともにひねりを加えた構造となっております。

03.高温超電導鉄レール(ブリッジ型)

価格:25,000円(税別)、寸法(mm):110(W)×370(L)×90(H)

レール上を超伝導体が滑走する「高温超伝導鉄レール」のスモール版です。超伝導作用である「マイスナー効果」と「ピン止め効果」により、超伝導体を磁石を敷き詰めたレールの上に置き、装置を傾けることで超伝導体が滑走していきます。滑走の様子をミニサイズで気軽に実験できるバージョンです。学校の授業での実験だけでなく、学園祭などのイベントにもぜひご利用ください。

04.高温超伝導バルク材

価格:70,000円(税別)、重量(g):26.8、寸法(mm):30(直径)×5(厚さ)

バルク材とはYBaCU307という化合物で、安定性に優れ、取り扱いも容易な素材です。 バルクは「塊」という意味です。これを液体窒素で冷やすことにより、超伝導体となり、実験が可能になります。上記の超伝導浮上鉄レールコースター実験器具では、他社で製作されたバルク材でも、浮上実験をすることが可能です。他の寸法でも製作することができますので、お気軽にお問い合わせください。

05.高温超電導バルク材2

価格:20,000円(税別)、寸法:25(直径)x 10(厚さ)

安定性に優れ、取り扱いも容易なバルク材です。 バルク材を液体窒素で冷やすことにより、超伝導体となり、実験が可能になります。
前出のバルク材と比較すると、厚みが10mmの商品となっております。 高温超伝導浮上関連の実験装置では、他社で製作されたバルク材でも、実験が可能です。他の寸法でも製作することができますので、お気軽にお問い合わせください。

06.高温超伝導線材

価格:25,000円(税別)、重量(g):3.0、寸法(mm):20(W)×30(H)×2(D)

高温超伝導体はもろいセラミックスのような素材です。しかし、もろい素材でも線材をつくる「粉末キューブ法」という技術があります。その技術を応用して加工したものが超伝導線材です。
超伝導浮上鉄レールコースター実験器具では、鉄レールの磁力と線材の引きとめ効果の微妙な力関係が生じるため、当社の専用線材を使用していただく必要があります。

※「01」「02」の超伝導浮上鉄レールコースターは、レンタルも承っております。
  レンタル料金は「15日間…30,000円(税別)」「30日間…50,000円(税別)」となっており、
  それぞれ高温超伝導線材付きとなっています。

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