Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ένας υπεραγωγός, μπορεί να είναι χρήσιμο να εξετάσουμε πρώτα πώς λειτουργεί ένας κανονικός αγωγός. Ορισμένα υλικά όπως το νερό και το μέταλλο επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από αυτά αρκετά εύκολα, όπως το νερό μέσα από έναν εύκαμπτο σωλήνα κήπου. Άλλα υλικά, όπως το ξύλο και το πλαστικό, δεν επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα τους, επομένως θεωρούνται μη αγώγιμα. Το να προσπαθείς να περάσεις ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτά θα ήταν σαν να προσπαθείς να περάσεις νερό μέσα από ένα τούβλο.
Ακόμη και μεταξύ των υλικών που θεωρούνται αγώγιμα, μπορεί να υπάρχουν τεράστιες διαφορές στο πόσο ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί πραγματικά να περάσει. Με ηλεκτρικούς όρους, αυτό ονομάζεται αντίσταση. Σχεδόν όλοι οι κανονικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού έχουν κάποια αντίσταση επειδή έχουν δικά τους άτομα, τα οποία μπλοκάρουν ή απορροφούν τα ηλεκτρόνια καθώς περνούν μέσα από το σύρμα, το νερό ή άλλο υλικό. Μια μικρή αντίσταση μπορεί να είναι χρήσιμη για τη διατήρηση της ηλεκτρικής ροής υπό έλεγχο, αλλά μπορεί επίσης να είναι αναποτελεσματική και σπάταλη.
Ένας υπεραγωγός παίρνει την ιδέα της αντίστασης και την στρέφει στο κεφάλι του. Ένας υπεραγωγός αποτελείται γενικά από συνθετικά υλικά ή μέταλλα όπως ο μόλυβδος ή το νιοβιοτιτάνιο που έχουν ήδη χαμηλό ατομικό αριθμό. Όταν αυτά τα υλικά είναι παγωμένα σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, τα άτομα που έχουν αλέθουν σχεδόν σταματούν. Χωρίς όλη αυτή την ατομική δραστηριότητα, ο ηλεκτρισμός μπορεί να ρέει μέσα από το υλικό χωρίς πρακτικά καμία αντίσταση. Πρακτικά, ένας επεξεργαστής υπολογιστή ή μια τροχιά ηλεκτρικής τρένου εξοπλισμένη με έναν υπεραγωγό θα χρησιμοποιούσε πολύ λίγη ηλεκτρική ενέργεια για να εκτελέσει τις λειτουργίες του.
Το πιο προφανές πρόβλημα με έναν υπεραγωγό είναι η θερμοκρασία. Υπάρχουν λίγοι πρακτικοί τρόποι υπερψύξης μεγάλων αποθεμάτων υπεραγώγιμου υλικού στο απαιτούμενο σημείο μετάβασης. Μόλις ένας υπεραγωγός αρχίσει να θερμαίνεται, η αρχική ατομική ενέργεια αποκαθίσταται και το υλικό δημιουργεί ξανά αντίσταση. Το κόλπο για τη δημιουργία ενός πρακτικού υπεραγωγού έγκειται στην εύρεση ενός υλικού που γίνεται υπεραγώγιμο σε θερμοκρασία δωματίου. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές δεν έχουν ανακαλύψει κανένα μέταλλο ή σύνθετο υλικό που να χάνει όλη την ηλεκτρική του αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες.
Για να δείξετε αυτό το πρόβλημα, φανταστείτε ένα τυπικό χάλκινο σύρμα ως ποτάμι νερού. Μια ομάδα ηλεκτρονίων βρίσκεται σε μια βάρκα προσπαθώντας να φτάσει στον προορισμό τους ανάντη. Η δύναμη του νερού που ρέει προς τα κάτω δημιουργεί αντίσταση, η οποία κάνει το σκάφος να πρέπει να εργαστεί ακόμη πιο σκληρά για να περάσει μέσα από ολόκληρο το ποτάμι. Μέχρι να φτάσει το σκάφος στον προορισμό του, πολλοί από τους επιβάτες ηλεκτρονίων είναι πολύ αδύναμοι για να συνεχίσουν. Αυτό συμβαίνει με έναν κανονικό αγωγό — η φυσική αντίσταση προκαλεί απώλεια ισχύος.
Τώρα φανταστείτε αν το ποτάμι ήταν εντελώς παγωμένο και τα ηλεκτρόνια ήταν σε ένα έλκηθρο. Δεδομένου ότι δεν θα ρέει νερό προς τα κάτω, δεν θα υπάρχει αντίσταση. Το έλκηθρο απλώς περνούσε πάνω από τον πάγο και εναποθήκε σχεδόν όλους τους επιβάτες ηλεκτρονίων με ασφάλεια ανάντη. Τα ηλεκτρόνια δεν άλλαξαν, αλλά ο ποταμός αλλοιώθηκε από τη θερμοκρασία για να μην προβάλει αντίσταση. Η εύρεση τρόπου παγώματος του ποταμού σε κανονική θερμοκρασία είναι ο απώτερος στόχος της έρευνας υπεραγωγών.