Supergeleiding

[MaartenCarl]

Hallo,

Wij zijn Carl en Maarten en zitten momenteel in de 6e klas. Als onderwerp voor ons profielwerkstuk hebben we gekozen voor Supergeleiding, met als hoofdvraag: In hoeverre zal supergeleiding in de toekomst van waarde zijn in de maatschappij? Dus wat zal de toepasbaarheid van supergeleiding zijn?

Om antwoord om deze vraag te krijgen zouden we aan de hand van een aantal proefjes het volgende willen uitzoeken:

• Hoe is de verhouding tussen de input van de energie en de output van de energie bij supergeleiding?
• Tot hoe ver kan de kritische temperatuur omhoog worden gehaald totdat het Meissner-effect wegvalt?
• Hoe groot moet de kracht van een supergeleider zijn bij bv. een trein (dus om een trein te tillen). Wat is de maximale draagkracht van een supergeleider in relatie met de grootte van de magneet.

Zouden wij het praktische deel van ons pws bij jullie kunnen uitvoeren en hebben jullie de benodigdheden tot jullie beschikking?
De materialen die wij zelf niet hebben, maar die wel nodig zijn voor het uitvoeren van het prakticum zijn:

• Vloeibaar stikstof
• Een supergeleider
• Een magneetbaan (we zouden dit eventueel zelf kunnen maken)

Wij hopen dat we een keer een afspraak mogen maken en dat jullie ons zouden kunnen helpen.
Alvast bedankt,

Groeten Carl en Maarten

[MaartenCarl]

Hallo Thom,

Eigenlijk willen we onderzoeken of een magneettrein met supergeleiding de toekomst is of niet. Dit zouden we willen testen door te kijken hoeveel energie we nou eigenlijk besparen bij treinen die zweven dankzij supergeleiding.

Bij de tweede vraag willen we onderzoeken of we bij een hogere temperatuur de trein ook supergeleidend kunnen maken. Dus of het mogelijk is om bij een hogere temperatuur de trein te kunnen laten zweven. We weten niet of we de temperatuur waarbij het treintje supergeleidend is omhoog kunnen halen.

We hebben aankomende maandag een gesprek met onze toa's en dan gaan we ook hun om advies vragen, hoe we het moeten aanpakken en wat de mogelijkheden op school zijn. In hoeverre denk jij dat onze deelvragen te onderzoeken zijn en wat we op de TU zouden kunnen onderzoeken?

Groeten Maarten en Carl

[MaartenCarl]

Weet jij trouwens ook welke magneten we voor zo'n baan het beste kunnen gebruiken en waar we die zouden kunnen kopen? En hetzelfde eigenlijk voor een supergeleider.

Groeten Maarten en Carl

[Thom]

Hallo Carl en Maarten,

Jullie eerste twee vragen vind ik een beetje vaag, zouden jullie die kunnen verduidelijken?
Wat bedoelen jullie precies met input en output van energie?
En bij jullie tweede vraag bedoel je dat je de kritische temperatuur wilt meten?
Stikstof, supergeleider en magneetbaan hebben we, maar het is natuurlijk wel een stuk leuker een magneetbaan zelf te maken.
Ik hoor van jullie!

Groetjes,

Thom

[MaartenCarl]

Hallo Thom,

Uit het gesprek met de toa's is gebleken dat we vloeibaar stikstof pas kunnen gebruiken in februari (dan gaan ze het kopen, voor de opendag). De proef op onze school uitvoeren lijkt ons daarom niet realistisch. Daarom vragen we ons af of we een afspraak kunnen maken om een aantal proefjes met vloeibaar stikstof en een supergeleider te doen bij de TU delft. Hiermee doelen we op de eerder genoemde proeven.

Alvast bedankt,

Groeten Carl en Maarten

[Thom]

Hallo Carl en Maarten,

Als jullie mij een wat gedetailleerder proefbeschrijving (stap voor stap hoe jullie jullie proefje willen uitvoeren) kunnen sturen, dan kunnen we kijken wat haalbaar is!
Ik vraag nog even aan mijn voorgangen wat voor magneten je nodig moet hebben als je zelf nog een baan wilt maken!

Groetjes,

Thom

[MaartenCarl]

Hallo Thom,

Wij zijn nu bezig met een stappenplan voor onze proef maken. Wij komen graag op het onderwerp terug als we het stappenplan af hebben!

Groeten Maarten en Carl

[Thom]

Hallo Carl en Maarten,

Hoe staat het ervoor?

Groetjes,

Thom

[MaartenCarl]

Beste Thom,

We zijn nogal druk geweest met onze SE-week, daarom hebben we niet al te veel gedaan aan ons PWS. We hebben het stappenplan hieronder maar neergezet, omdat we niet een bestand konden toevoegen. Hopelijk hebben we de proeven nu duidelijk genoeg beschreven.

Wij horen graag van je wat er mogelijk is,

Groeten,
Maarten en Carl,

Stappenplan proef supergeleiding

Benodigdheden:
• Vloeibaar stikstof
• Möbius strip van neodymium magneten, of
• Neodymium magneten (meer dan 100)
• Secondelijm
• Supergeleider
• Piepschuim

Voorbereiding:

1. Leg alle benodigdheden klaar.
2. Bouw een Möbius strip van de neodymium magneten, als dat nog niet gebeurd is.
3. Bouw een kleine ‘tank’ van piepschuim met een uitsnede voor de supergeleider, de supergeleider moet in contact staan met de inhoud van de tank. Hierin gaat de stikstof.
4. Plaats de supergeleider vast in de stikstoftank.

Uitvoering:

1. Zet de stikstoftank met de supergeleider in het midden van de baan met de supergeleider naar beneden gericht. Zet een stukje piepschuim tussen de supergeleider en de baan, zodat de supergeleider ongeveer één centimeter boven de baan staat.
2. Schenk vloeibaar stikstof in de tank en wacht ongeveer tien seconden totdat de supergeleider tot onder de kritieke temperatuur is gekoeld.
3. Schuif het stukje piepschuim weg van onder de supergeleider.

Door een stikstoftank te maken zouden wij er achter willen komen hoe lang, de supergeleider boven de magneetbaan kan zweven. Met andere woorden, hoe lang kan de supergeleider blijven zweven met de hoeveelheid stikstof die in het tankje past.
We willen proberen om de het tankje zo goed mogelijk te isoleren.

Proef 2
Benodigdheden
• Vloeibaar stikstof
• Möbius strip van neodymium magneten, of
• Neodymium magneten (meer dan 100)
• Secondelijm
• Supergeleider
• Piepschuim

Voorbereiding

1. Mobius strip van neodynium mageneten klaar zetten.
2. Herhaal stap 2 en 3 van proef 1
3. Camera klaar hebben staan.

Uitvoering

1. Laat de supergeleider aan het begin van de magneetbaan, boven de magneetbaan zweven.
2. Geef vervolgens de supergeleider een kracht waardoor de supergeleider vooruit gaat.
3. Film vervolgens de versnelling van de supergeleider.
4. Laat de supergeleider afremmen.

Als het mogelijk is zouden we ook graag een videometing willen doen als de supergeleider door de bochten gaat. Met behulp van het programma coach zouden we dan allerlei metingen willen verrichten. We willen op deze manier bijvoorbeeld de luchtweerstand gaan meten.

Proef 3
Maximale draagkracht van een supergeleider bereken
Benodigdheden
• Vloeibaar stikstof
• Möbius strip van neodymium magneten, of
• Neodymium magneten (meer dan 100)
• Secondelijm
• Supergeleider
• Piepschuim
Voorbereiding

1. Laat de supergeleider boven de möbius strip zweven.
2. Leg de benodigde gewichtjes klaar

Uitvoering

1. Laat de supergeleider boven de mobius strip zweven.
2. Leg vervolgens gewichtjes op de supergeleider.
3. Blijf dit doen totdat het gewicht te groot wordt voor de supergeleider.

Op deze manier willen kijken wat de maximale draagkracht van de supergeleider is.

[Thom]

Ha Maarten en Carl,

Het ziet er naar uit dat jullie goed hebben nagedacht over jullie onderzoek, het ziet er erg goed uit! In principe is dit allemaal wel mogelijk. Ik denk alleen dat het bepalen van de luchtweerstand wel moeilijk zal zijn, omdat deze wel klein is!
Wat de baan betreft, wij hebben zelf een baan maar deze is in een parabool vorm. Dus zal je zelf een baan moeten maken, wil je de bochten analyseren!
Dit zijn de magneten die wij op onze baan hebben liggen: https://www.supermagnete.de/dut/blokmagneten-neodymium/blokmagneet-10mm-x-10mm-x-5mm-neodymium-n42-vernikkeld_Q-10-10-05-N.
Dus wat er nu rest: jullie moeten de magneten bestellen en we moeten even een datum plannen!

Groetjes,

Thom