L'Esprit sorcier B2 Avancé

La supraconductivité, kesako ?

La supraconductivité est donc liée à la structure même des matériaux et à l’électricité.
Aidez-vous de l'émission pour retrouver les mots essentiels liés à ce phénomène.
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Sciences-SupraconductiviteKezako-video
Le fait que les matériaux conducteurs dégagent de la chaleur au passage de l’électricité, c’est la résistance électrique.
La matière est constituée d’atomes, eux-mêmes composés d’un noyau, qui a une charge positive, autour duquel gravitent des électrons, qui ont eux une charge négative. Ce sont ces derniers, quand ils se déplacent, qui créent le courant électrique.

Pour qu’un matériau devienne supraconducteur, c’est-à-dire qu’il conduise l’électricité sans plus aucune perte, il faut qu’il soit exposé à une température extrêmement basse, de l’ordre de -118° à -269°. Les chercheurs expriment ces températures non pas en degré Celsius ou en degré Fahrenheit, mais en kelvin|k......

Le phénomène de supraconductivité est entre autres étudié pour une propriété étonnante : sa capacité à faire léviter les aimants, comme ceux qui décorent les frigos. Ils produisent un champ magnétique qui, au lieu de traverser le matériau comme dans le cas du bois, est repoussé par le matériau conducteur porté à très basse température.
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Faites la dernière activité pour caractériser les objectifs de la méthodologie scientifique.
Cette activité vous permet de retrouver les mots clés du phénomène de supraconductivité.
Lisez la solution puis faites la dernière activité pour caractériser les objectifs de la méthodologie scientifique.
Conception : Hélène Emile, CAVILAM - Alliance française
Publié le 22/03/2017 - Modifié le 06/02/2019
La petite voix
La su-pra-con-duc-ti-vi-té ? Ça veut dire conduire une voiture super vite ?
La grosse voix
Bien essayé. Mais non. Ici, on parle plutôt de matériaux. Et des matériaux qui ne conduisent pas des voitures, mais le courant électrique. En général, les matériaux conducteurs résistent toujours plus ou moins au passage du courant. Et ils chauffent. C’est ce qu’on appelle la résistance.
La petite voix
Ah oui ! Un peu comme le grille-pain qui chauffe les tartines !
La grosse voix
C’est ça. Seulement, si la résistance présente un avantage quand il s’agit de griller des tartines, la plupart du temps, elle pose problème. En France, elle provoque la perte de 10 % de la production d’électricité lors de son transport dans les lignes électriques.
La petite voix
10 % ? Quel gâchis !
La grosse voix
Pour le comprendre, zoomons dans la matière. Elle est constituée d’atomes. Un atome, c’est un noyau, chargé positivement, et un nuage d’électrons, chargés négativement. Les électrons se repoussent entre eux et sont attirés par les noyaux ; ils gravitent autour. Dans le matériau, cela crée une petite danse entre les atomes et les électrons qui sautent aisément d’un atome à l’autre. Le courant électrique, c’est un déplacement d’électrons. Seulement, au moindre défaut dans le matériau, les électrons se cognent, ralentissent et perdent de l’énergie, qui se transforme en chaleur. C’est la résistance électrique. C’est inévitable. Enfin presque, car dans certains matériaux, et à très, très basse température, la résistance disparaît, comme par magie.
La petite voix
Basse comment la température ? Comme au pôle Nord ?
La grosse voix
Non, beaucoup plus basse ! Entre -118°C et -269°C, tellement basse que les chercheurs utilisent une autre échelle : les kelvin. À ces températures, la petite danse des atomes est ralentie, les électrons s’associent en paires : la paire de Cooper. Ces paires dansent avec d’autres paires ; leur mouvement se synchronise et forme une onde, une grande onde appelée « onde collective ». Les atomes et les défauts du matériau sont alors bien trop petits pour perturber le déplacement de cette onde. Il n’y a plus de résistance électrique. Le matériau est supraconducteur : il conduit le courant électrique sans plus aucune perte.
La petite voix
Top ! Les supraconducteurs suppriment la résistance électrique et on fait des économies !
La grosse voix
C’est ça ! Mais ce n’est pas tout. Les matériaux supraconducteurs ont également une propriété surprenante. Ils peuvent faire léviter les aimants.
La petite voix
Je comprends mieux son nom : en fait, le supraconducteur a des super pouvoirs.
La grosse voix
Sauf que ce n’est pas de la magie, mais de la physique. Un aimant produit un champ magnétique ; c’est grâce à lui que le magnet reste collé sur ton frigo. Quand on met un aimant sur un matériau classique, comme le bois, le champ magnétique le traverse et rien ne se passe. Mais quand on essaie de mettre un aimant sur un supraconducteur à basse température, impossible pour le champ magnétique d’entrer dans le matériau. Le supraconducteur le repousse, et repousse ainsi l’aimant. Celui-ci s’élève et lévite au-dessus.
La petite voix
Alors là, c’est vraiment super la supra !

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