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Physikschüler untersuchen die Supraleitung am KIT

9. März 2023

Der Physik LK 13 hat an seinem letzten Schultag das Schülerlabor am Institut für Technische Physik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) besucht. Thema war die Supraleitung sowie deren Anwendung für die Erzeugung hoher Magnetfelder.

Die Schüler haben mit Hochtemperatur-Supraleitern (YBa2Cu3O7-x, kurz YBCO) experimentiert. Aufgabe war, die Leitfähigkeit bei Raumtemperatur und bei tiefen Temperaturen im flüssigen Stickstoff (–196 °C bzw. 77 K) zu messen. Weiterhin wurde die Sprungtemperatur, bei der der Übergang von der supraleitenden in die normalleitende Phase stattfindet, experimentell bestimmt. Zum Programm gehörte auch die Demonstration schwebender Supraleiter auf einer Magnetbahn (Meißner-Ochsenfeld-Effekt). Auch die Theorie kam nicht zu kurz.  Neben dem physikalischen Hintergrund der Supraleitung (BSC-Theorie) wurden die Grundlagen des Dia-, Para- und Ferromagnetismus erläutert. Ergänzend wurden die Schüler über den aktuellen Stand der Einsatzmöglichkeiten der Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL) informiert. Gegenwärtig wird intensiv die Entwicklung und Optimierung von stromleitenden Kabeln vorangetrieben. Ein supraleitendes Stromkabel von 1 km Länge ist seit Jahren in Essen in Betrieb. Ein 12 km langes Kabel soll demnächst in München installiert werden (SuperLink). Mit HTSL betriebene Magnete können Feldstärken von 8 Tesla erreichen und werden in Magnetresonanztomographen (MRT) und in Teilchen-Beschleuniger eingesetzt. Spektakulär ist der japanische Hochgeschwindigkeitszug (SCMagLev), der mit einer Geschwindigkeit von über 600 km/h über eine Magnetbahn schwebt.

Zum Abschluss des ganztätigen Programms wurde die Montagehalle besichtigt, in der ein riesiger supraleitender Magnet konstruiert und getestet wurde, der als Prototyp für den Kernfusionsreaktor ITER in Südfrankreich entwickelt wurde (siehe Foto).

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