超導(dǎo)態(tài)，超導(dǎo)態(tài)的兩個(gè)互相獨(dú)立的基本屬性是什么

來(lái)源：整理時(shí)間：2024-11-05 18:29:41 編輯：智能門戶手機(jī)版

1，超導(dǎo)態(tài)的兩個(gè)互相獨(dú)立的基本屬性是什么

超導(dǎo)態(tài)的零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)態(tài)的兩個(gè)相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系的基本屬性。

超導(dǎo)態(tài)的兩個(gè)互相獨(dú)立的基本屬性是什么

2，超導(dǎo)電性有哪些方面的表現(xiàn)

某些物質(zhì)在一定溫度條件下電阻降為零的性質(zhì)。1911年荷蘭物理學(xué)家H·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在溫度降至4.2K附近時(shí)突然進(jìn)入一種新狀態(tài)，其電阻小到實(shí)際上測(cè)不出來(lái)，他把汞的這一新狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)。以后又發(fā)現(xiàn)許多其他金屬也具有超導(dǎo)電性。低于某一溫度出現(xiàn)超導(dǎo)電性的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的主要性質(zhì)表現(xiàn)為：①超導(dǎo)體進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)時(shí)，其電阻率實(shí)際上等于零。從電阻不為零的正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度或超導(dǎo)臨界溫度，用Tc 表示。②外磁場(chǎng)可破壞超導(dǎo)態(tài)。只有當(dāng)外加磁場(chǎng)小于某一閾值Hc時(shí)才能維持超導(dǎo)電性，否則超導(dǎo)態(tài)將轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，Hc 稱為臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度。Hc 與溫度的關(guān)系為Hc≈H0〔1－(T/Tc)2〕，H0 是T=0K時(shí)的臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度。③超導(dǎo)體內(nèi)的電流強(qiáng)度超過某一閾值Ic 時(shí)，超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)檎?dǎo)體，Ic稱為臨界電流。④不論開始時(shí)有無(wú)外磁場(chǎng)，只有T<Tc，超導(dǎo)體變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)后，體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為零，即超導(dǎo)體能把磁力線全部排斥到體外，具有完全的抗磁性。此現(xiàn)象首先由W.邁斯納和R.奧克森菲爾德兩人于1933年發(fā)現(xiàn)，稱為邁斯納效應(yīng)。一個(gè)小的永久磁體降落到超導(dǎo)體表面附近時(shí)，由于永久磁體的磁感線不能進(jìn)入超導(dǎo)體，在永久磁體與超導(dǎo)體間產(chǎn)生排斥力，使永久磁體懸浮于超導(dǎo)體上。

絕對(duì)溫度。

超導(dǎo)電性有哪些方面的表現(xiàn)

3，什么是超導(dǎo)現(xiàn)象

磁懸浮列車人造太陽(yáng)即托卡馬克裝置高能電子對(duì)撞機(jī)

超導(dǎo)是某些金屬或合金在低溫條件下出現(xiàn)的一種奇妙現(xiàn)象，是由荷蘭的物理學(xué)家卡麥林·昂納斯最先發(fā)現(xiàn)的。 1908年，昂納斯（1853—1926年）成功地液化了地球上最后一個(gè)“永久氣體”——氦氣，得到了接近絕對(duì)零度（0K＝-273.15℃）的低溫：4.25K～1.15K。之后，他把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了“極低溫下金屬電阻隨溫度變化規(guī)律的研究”。昂納斯先是用鉑絲，接著用純度更高的水銀做實(shí)驗(yàn)，他吃驚的發(fā)現(xiàn)水銀在溫度降至氦的沸點(diǎn)即4.2K時(shí)（相當(dāng)于-269℃），電阻竟意外地消失了。起初昂納斯還以為是線路出現(xiàn)了故障，幾經(jīng)測(cè)定，最后他確信，水銀在4.2K下會(huì)產(chǎn)生一種新的導(dǎo)電特性——“零電阻性或“超導(dǎo)電性”。1911年4月28日，昂納斯公布了這一發(fā)現(xiàn)，并在隨后幾篇論文中明確指出，某些材料在一定溫度下能進(jìn)入一種電阻為零的新物態(tài)。他將這種新物態(tài)命名為“超導(dǎo)態(tài)”，同時(shí)把具有從正常態(tài)（電阻不為零）轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)能力的材料稱作“超導(dǎo)體”，把能使超導(dǎo)體從正常導(dǎo)電狀態(tài)變?yōu)槌瑢?dǎo)電狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)變溫度稱為“臨界溫度”。他進(jìn)一步用鉛環(huán)做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鉛變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時(shí)，九百安培的電流在鉛環(huán)中流動(dòng)不止，兩年半以后毫無(wú)衰減。昂納斯的這一發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了全世界的科學(xué)家，大家紛紛實(shí)驗(yàn)，并且想要揭開超導(dǎo)的奧秘，因?yàn)橹挥辛私饬顺瑢?dǎo)現(xiàn)象的微觀機(jī)理，才能使超導(dǎo)為人類作出更大的貢獻(xiàn)。現(xiàn)在，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)有上千種元素和化合物在低溫下可以轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)態(tài)。對(duì)所謂“零電阻性”也已有共識(shí)：超導(dǎo)體即使有電阻，它的電阻率必然小于10-26“歐·米，而且只對(duì)直流電適用，若給超導(dǎo)體通入交流電，它仍會(huì)出現(xiàn)類似于常規(guī)電阻的“交流損耗”。從這個(gè)意義上講，超導(dǎo)體似乎可以說(shuō)是一種直流理想導(dǎo)體。

物質(zhì)在低溫下電阻突然消失的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象

什么是超導(dǎo)現(xiàn)象

4，超導(dǎo)現(xiàn)象是什么

5，什么是超導(dǎo)

超導(dǎo)是人們?cè)谀承┙饘俸吞沾刹牧现杏^察到的一種現(xiàn)象。當(dāng)這些材料被冷卻到接近絕對(duì)零度（-273℃）和液氮溫度（-196℃）之間的溫度時(shí)，它們就沒有電阻。電阻為零時(shí)的溫度稱為臨界溫度(Tc)，并且臨界溫度因材料不同而各異。實(shí)際應(yīng)用中，人們使用液態(tài)氦或液態(tài)氮來(lái)冷卻材料，使材料達(dá)到臨界溫度。下表列出了一些不同超導(dǎo)體的臨界溫度：材料類型 Tc(K) 鋅金屬 0.88 鋁金屬 1.19 錫金屬 3.72 汞金屬 4.15 YBa2Cu3O7 陶瓷 90 TlBaCaCuO 陶瓷 125 因?yàn)檫@些材料沒有電阻，這就意味著電子可以在其中自由穿行，所以它們能夠長(zhǎng)時(shí)間傳輸大量電流，而不會(huì)以熱的形式將能量損失掉。有實(shí)驗(yàn)顯示，超導(dǎo)線圈能夠傳輸電流長(zhǎng)達(dá)幾年，而不產(chǎn)生可以測(cè)量的損失?；谶@種特性，如果輸電線可以使用超導(dǎo)陶瓷制造的話，那么超導(dǎo)材料將在輸電方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)還將在蓄電設(shè)備中得到應(yīng)用。超導(dǎo)體的另一個(gè)特性是：一旦材料從常態(tài)轉(zhuǎn)變到超導(dǎo)態(tài)，外部磁場(chǎng)就不能穿過。這被稱為邁斯納效應(yīng)，它被應(yīng)用在高速磁懸浮列車（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見磁懸浮列車的工作原理）的制造過程中。邁斯納效應(yīng)還用于為核磁共振成像 (MRI) 制造強(qiáng)力的小型超導(dǎo)磁體。為何電子在超導(dǎo)體中傳輸會(huì)沒有阻力？讓我們更近距離地了解這種現(xiàn)象。大多數(shù)金屬的原子結(jié)構(gòu)是晶格結(jié)構(gòu)，很像一扇紗窗。原子就位于相互垂直的兩條線的交點(diǎn)上。金屬束縛電子的能力很弱，所以電子能在晶格中自由地移動(dòng) ——這正是為什么金屬有很好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的原因。當(dāng)電子通過常態(tài)下的一般金屬時(shí)，它們會(huì)和原子碰撞，并以熱的形式損失能量。而在超導(dǎo)體中，電子成對(duì)地在原子間快速移動(dòng)，能量損失較少。當(dāng)一個(gè)帶負(fù)電荷的電子在兩行帶正電的原子（像紗窗上的兩條線）之間的空間中移動(dòng)時(shí)，它會(huì)將周圍的原子向內(nèi)拉。由此產(chǎn)生的扭曲會(huì)吸引第二個(gè)電子跟在它后面移動(dòng)。第二個(gè)電子會(huì)遇到較少的阻力，就像高速公路上跟在卡車后面的客車會(huì)遇到較少的空氣阻力一樣。兩個(gè)電子形成較弱的相互吸引后，它們成對(duì)運(yùn)行時(shí)遇到的整體阻力就減少了。在超導(dǎo)體中，電子對(duì)不斷地形成、解離后又再次形成，但總體效果就是電子流遇到的阻力變得極小甚至消失了。低溫有助于形成電子對(duì)（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見超導(dǎo)現(xiàn)象高中教學(xué)指南）。超導(dǎo)體的最后一個(gè)特性是：當(dāng)兩塊超導(dǎo)體中間加入一個(gè)薄絕緣層時(shí)，電子更容易無(wú)阻力地從一塊超導(dǎo)體移動(dòng)到另一塊超導(dǎo)體中（直流約瑟夫森效應(yīng)）。此效應(yīng)對(duì)用于生產(chǎn)小型高速計(jì)算機(jī)的超快電開關(guān)具有重要作用。未來(lái)的超導(dǎo)研究就是尋找能在室溫下成為超導(dǎo)體的材料。一旦找到這種材料，整個(gè)電子、電力和運(yùn)輸領(lǐng)域就會(huì)發(fā)生革命性的變化。

6，超導(dǎo)的基本介紹

人們把處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱之為“超導(dǎo)體”。超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時(shí)就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無(wú)阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流，從而產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng)。超導(dǎo)是指某些物質(zhì)在一定溫度條件下（一般為較低溫度）電阻降為零的性質(zhì)。1911年荷蘭物理學(xué)家H·卡茂林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在溫度降至4.2K附近時(shí)突然進(jìn)入一種新狀態(tài)，其電阻小到實(shí)際上測(cè)不出來(lái)，他把汞的這一新狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)。以后又發(fā)現(xiàn)許多其他金屬也具有超導(dǎo)電性。低于某一溫度出現(xiàn)超導(dǎo)電性的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的另一個(gè)極為重要的性質(zhì)——當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，這一超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，卻把原來(lái)存在于體內(nèi)的磁場(chǎng)排擠出去。對(duì)單晶錫球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：錫球過渡到超導(dǎo)態(tài)時(shí)，錫球周圍的磁場(chǎng)突然發(fā)生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導(dǎo)體之外去了，人們將這種現(xiàn)象稱之為“邁斯納效應(yīng)”。后來(lái)人們還做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)淺平的錫盤中，放入一個(gè)體積很小但磁性很強(qiáng)的永久磁體，然后把溫度降低，使錫盤出現(xiàn)超導(dǎo)性，這時(shí)可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，慢慢地飄起，懸浮不動(dòng)。邁斯納效應(yīng)有著重要的意義，它可以用來(lái)判別物質(zhì)是否具有超導(dǎo)性。為了使超導(dǎo)材料有實(shí)用性，人們開始了探索高溫超導(dǎo)的歷程，從1911年至1986年，超導(dǎo)溫度由水銀的4.2K提高到23.22K（0K=-273.15℃；K開爾文溫標(biāo)，起點(diǎn)為絕對(duì)零度）。1986年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導(dǎo)溫度是30K，12月30日，又將這一紀(jì)錄刷新為40.2K，1987年1月升至43K，不久美國(guó)華裔科學(xué)家朱經(jīng)武與臺(tái)灣物理學(xué)家吳茂昆以及大陸科學(xué)家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的“溫度壁壘”（77K）也被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。從1986年－1987年的短短一年多的時(shí)間里，臨界超導(dǎo)溫度提高了近100K。大約1993年，鉈－汞－銅－鋇－鈣－氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到138K 。高溫超導(dǎo)體取得了巨大突破，使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用。超導(dǎo)材料和超導(dǎo)技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。超導(dǎo)現(xiàn)象中的邁斯納效應(yīng)使人們可以用此原理制造超導(dǎo)列車和超導(dǎo)船，由于這些交通工具將在懸浮無(wú)摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機(jī)械磨損。利用超導(dǎo)懸浮可制造無(wú)磨損軸承，將軸承轉(zhuǎn)速提高到每分鐘10萬(wàn)轉(zhuǎn)以上。超導(dǎo)列車已于70年代成功地進(jìn)行了載人可行性試驗(yàn)，1987年開始，日本開始試運(yùn)行，但經(jīng)常出現(xiàn)失效現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是由于高速行駛產(chǎn)生的顛簸造成的。超導(dǎo)船已于1992年1月27日下水試航，目前尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。利用超導(dǎo)材料制造交通工具在技術(shù)上還存在一定的障礙，但它勢(shì)必會(huì)引發(fā)交通工具革命的一次浪潮。超導(dǎo)材料的零電阻特性可以用來(lái)輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會(huì)有很大的損耗，而利用超導(dǎo)體則可最大限度地降低損耗，但由于臨界溫度較高的超導(dǎo)體還未進(jìn)入實(shí)用階段，從而限制了超導(dǎo)輸電的采用。隨著技術(shù)的發(fā)展，新超導(dǎo)材料的不斷涌現(xiàn)，超導(dǎo)輸電的希望能在不久的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的高溫超導(dǎo)體還處于必須用液態(tài)氮來(lái)冷卻的狀態(tài)，但它仍舊被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

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