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supraconductivité : conseils pour des expériences

Vous trouverez rassemblées sur cette page diverses informations qui vous permettront de faire des expériences sur la supraconductivité : matériel nécessaire et vidéos mode d’emploi. Le site supraconductivite.fr propose également de nombreuses informations utiles.

Attention, ces expériences demandent l’utilisation d’azote liquide et d’aimants puissants, sources de danger potentielles. Prenez bien toutes les précautions, et si possible faîtes vous former au départ par des personnes habituées au maniement de l’azote liquide.

Le matériel nécessaire et où l'acheter

Les aimants

Les aimants dits « néodymes » sont les plus puissants et rendent les expériences plus impressionnantes, ce sont les aimants que nous utilisons. Attention : ces aimants peuvent être dangereux quand ils sont gros (plus de 1 cm cube environ), car les forces qu’ils créent deviennent alors importantes. Il existe de nombreux revendeurs d’aimants sur internet. Nous utilisons beaucoup le site supermagnet qui permet le paiement des commandes par mandat administratif, après réception de la commande, mais nous n’avons pas testé tous les revendeurs, loin de là.

Les supraconducteurs

Attention, il existe différents types de supras en fonction de leur « piégeage » et donc de leur utilisation. Nous les avons séparés en 3 catégories, et reportez vous aux vidéos juste après pour comprendre les différences. Voici les fournisseurs que nous utilisons pour nos expériences. Cette liste ne se veut pas exhaustive, et ne prétend pas regrouper les meilleurs sources d’échantillons supraconducteurs, seulement ceux que nous utilisons (et qui acceptent des commandes suivant les règles des universités françaises).

  • Échantillons supraconducteurs pour lévitation Meissner

Nous les achetons chez can-superconductors.com. Ces échantillons sont polycristallins, et les vortex ne s’accrochent que très peu. Les aimants qui peuvent léviter sur de telles pastilles doivent être légers (par exemple, un disque de 1mm d’épaisseur et 10 mm de diamètre, comme sur la vidéo).

  • Échantillons supraconducteurs pour piégeage fort (les trains)

Pour fabriquer les trains où faire des lévitations à fort ancrage, il faut des échantillons monocristallins. Les aimants en lévitation sont alors « bloqués » en position et peuvent êtres plus lourds. Ces pastilles sont plus couteuses (jusqu’à plusieurs centaines d’euros selon les dimensions) . Nous achetons nos pastilles chez ATZ. Les épaisseurs standard sont de 12 mm, mais nous nous sommes rendus compte que des échantillons de 6 mm convenaient à nos besoins : nous demandons donc lors de la commande que les pastilles soient coupées en deux dans le sens de l’épaisseur, de façon à obtenir deux pastilles pour le prix d’une.

Voici ce que nous demandons pour faire nos trains :

1 HTS YBCO element, melt textured tile, single grain
Composition: Y1.65Ba2Cu3O7-x – bulk
OD 30 mm x > H 14 – 15 mm
Cut to OD 30 mm x H 6 – 7mm (2 pcs., passivated for protection)

La société can-superconductors.com propose également de telle pastilles, mais nous ne les avons pas testées.

  • Échantillons à piégeage intermédiaire

Ces pastilles ont un piégeage suffisamment fort pour faire léviter à une distance raisonnable (1 cm) un aimant assez lourd (30 mm de diamètre et 5 mm d’épais), mais suffisamment faible pour que l’aimant puisse être facilement déplacé à la main, permettant des démonstrations faciles et impressionnantes (mais compliquées à expliquer dans le détail !). Nous nous fournissons chez ATZ. Les épaisseurs standard sont de 12 mm, mais nous nous sommes rendus compte que des échantillons de 6 mm convenaient à nos besoins : nous demandons donc lors de la commande que les pastilles soient coupées en deux dans le sens de l’épaisseur, de façon à obtenir deux pastilles pour le prix d’une. La qualité de ces pastilles varie d’une fois à l’autre, car il s’agit de chutes de production.

Voici ce que nous demandons pour faire nos démonstrations :

1 piece of HTS YBCO elements
melt textured tile, seeded / polycrystalline material
Composition: Y1.65Ba2Cu3O7-x – bulk
Medium quality for levitation effects
OD > 40 mm x H 10 – 12 mm

Cut to OD > 40 mm x H 5 – 6 mm into 2 pieces, and passivated for protection.

  • Échantillons pour étudier la résistance électrique

Nous les achetons chez can-superconductors.com. Ces échantillons ont des contacts électriques déjà préparés, et ont une transition autour de 100 K. Les détails pratiques permettant cette mesure ainsi que l’électronique nécessaire sont décrits dans le projet « loi d’Ohm dans un supra ».

Lévitation Meissner : démo

Lévitation Meissner : explication

Lévitation avec un fort ancrage de vortex

Lévitation avec piégeage intermédiaire

Résistance électrique d'un supraconducteur tombant à zéro

Vidéos d'aide à l'utilisation et la fabrication des expériences

Aide pour les expériences de lévitation

Aide pour la lévitation Meissner

Précautions pour la lévitation

Fabriquer les rails du train

Fabriquer un wagon

Azote liquide : précautions pour l'utiliser

Manipuler un train supraconducteur et son rail

Auteurs

LPS Université Paris-Sud

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