¿La corriente en los superconductores es infinita? Si tienen 0 resistencia, ¿entonces I (V/R) debería ser infinito? [duplicar]

En un superconductor, la corriente puede seguir fluyendo "siempre" ya que no hay resistencia. Pero dado que los conductores tienen inductancia (de hecho, los superconductores se usan con mayor frecuencia para crear imanes como para un escáner de resonancia magnética), aplicar un voltaje no provocaría (inmediatamente) que fluyera una corriente infinita.

Es instructivo ver cómo se "activa" (se enciende) un imán de resonancia magnética. Desde ese enlace, reproduzco un diagrama de circuito aquí:

Al encender un calentador muy pequeño (mW), puede calentar localmente el bucle superconductor para que se vuelva resistivo. Ahora puede aplicar un voltaje al circuito, y preferentemente enviará corriente alrededor de la parte superconductora del bucle. Sin embargo, la corriente no será infinita, para una inductancia dada$L$, el imán "aumentará" a medida que la corriente aumente de acuerdo con

Cuando se alcanza la intensidad de campo deseada, apaga el calentador: el bucle se cerrará y la corriente seguirá fluyendo. En este punto, apaga el suministro de voltaje (corriente). Y tiene un imán (fuerte) que persistirá durante mucho tiempo, ya que la corriente sigue fluyendo sin resistencia.

Como señaló J... Y la hexafracción en los comentarios, hay otro concepto importante en la superconductividad: el de una corriente crítica. Esta es la mayor corriente (densidad) que un superconductor en particular puede transportar sin volverse resistivo. Esta es una función tanto del campo magnético como de la temperatura del cable. Esto tiene una serie de implicaciones:

1) la corriente nunca será "infinita": solo puede alcanzar una corriente finita antes de que se detenga la superconductividad

2) si tiene una imperfección local en su cable, es posible que tenga una corriente crítica más baja y, por lo tanto, se convertirá en la fuente de la transición a la resistividad normal

3) los diseñadores de cables superconductores dedican un gran esfuerzo a la estabilidad; por ejemplo, rodean el núcleo superconductor con un conductor normal (plata o cobre) para permitir que se disipen pequeñas fluctuaciones temporales en la resistividad (corriente desviada temporalmente al conductor normal). Esto mejora enormemente la estabilidad de un sistema superconductor.

4) debido a que la corriente crítica disminuye a medida que aumenta el campo magnético, existe una relación no lineal entre el campo magnético logrado y la cantidad de superconductor necesaria, una de las razones por las que los sistemas de resonancia magnética de mayor campo son desproporcionadamente más caros.

5) a veces, un imán superconductor se "apaga": la disipación de calor local provoca un efecto desbocado a medida que más cable se vuelve resistivo. Terminas con toda la energía magnética almacenada que se disipa en forma de calor. Esto hervirá el criógeno (generalmente helio líquido) que necesita ventilarse de manera segura al mundo exterior (¡evento muy costoso!)

Es un tema bastante complejo...

El voltaje es cero. Ese es el punto.

La forma principal en que se inicia la corriente, como en un imán de RMN, es mediante acoplamiento inductivo.

Si tienen 0 resistencia, ¿entonces I (V/R) debería ser infinito?

De acuerdo con la ley de Ohm, el voltaje y la corriente asociados con un conductor son proporcionales :

donde la resistencia$R$es la constante de proporcionalidad. Esta ecuación es válida para un material óhmico (ideal). Podemos reordenar esta ecuación para que sea

salvo el caso de que$R = 0$ya que la división por cero no está definida. En ese caso, tenemos que$V = 0$por cualquier valor de$I$(para superconductores físicos, hay un límite superior en$I$).

Además, como ha notado, no se disipa energía en el conductor cuando la resistencia es cero.

Finalmente, como señaló un comentarista, habrá un voltaje cuando la corriente cambie, ya que hay un campo magnético asociado con la corriente y, por lo tanto, una inductancia asociada.

...y V es cero entonces no hay energía?

Todas las otras respuestas tocan esta parte de su pregunta, pero ninguna dice explícitamente que no hay energía disipada en el superconductor en sí .

La Ley de Ohm se aplica a un conductor. los$I$en la Ley de Ohm se refiere a la corriente que fluye en el conductor, la$V$se refiere a la diferencia de voltaje entre dos puntos a lo largo de la longitud del conductor, y la$R$es la resistencia entre esos mismos dos puntos.

La potencia disipada entre esos mismos dos puntos , se puede expresar como$I^{2}R$, como$\frac{V^2}{R}$, o como$IV$; todos los cuales son cero cuando$V=0$y$R=0$.

@Jerry Schirmer tiene razón, la mejor manera de pensar en un superconductor es como si un esquiador pudiera esquiar a una velocidad constante sin pendiente. La potencia de salida es cero ya que no se disipa potencia a través de ningún efecto de calentamiento del conductor, por lo que no se transfiere energía excepto cuando se encuentra resistencia en el otro extremo (como una bombilla).