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超導態(tài)，超導態(tài)的兩個互相獨立的基本屬性是什么

來源：整理 時間：2024-11-05 18:29:41 編輯：智能門戶 手機版

1，超導態(tài)的兩個互相獨立的基本屬性是什么

超導態(tài)的零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應是超導態(tài)的兩個相互獨立，又相互聯(lián)系的基本屬性。

超導態(tài)的兩個互相獨立的基本屬性是什么

2，超導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年荷蘭物理學家H·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在溫度降至4.2K附近時突然進入一種新狀態(tài)，其電阻小到實際上測不出來，他把汞的這一新狀態(tài)稱為超導態(tài)。以后又發(fā)現(xiàn)許多其他金屬也具有超導電性。低于某一溫度出現(xiàn)超導電性的物質(zhì)稱為超導體。超導體的主要性質(zhì)表現(xiàn)為：①超導體進入超導態(tài)時，其電阻率實際上等于零。從電阻不為零的正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)的溫度稱為超導轉(zhuǎn)變溫度或超導臨界溫度，用Tc 表示。②外磁場可破壞超導態(tài)。只有當外加磁場小于某一閾值Hc時才能維持超導電性，否則超導態(tài)將轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，Hc 稱為臨界磁場強度。Hc 與溫度的關(guān)系為Hc≈H0〔1－(T/Tc)2〕，H0 是T=0K時的臨界磁場強度。③超導體內(nèi)的電流強度超過某一閾值Ic 時，超導體轉(zhuǎn)變?yōu)檎w，Ic稱為臨界電流。④不論開始時有無外磁場，只有T<Tc，超導體變?yōu)槌瑢B(tài)后，體內(nèi)的磁感應強度恒為零，即超導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。一個小的永久磁體降落到超導體表面附近時，由于永久磁體的磁感線不能進入超導體，在永久磁體與超導體間產(chǎn)生排斥力，使永久磁體懸浮于超導體上。
絕對溫度。

超導電性有哪些方面的表現(xiàn)

3，什么是超導現(xiàn)象

磁懸浮列車 人造太陽即托卡馬克裝置 高能電子對撞機
超導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“永久氣體”——氦氣，得到了接近絕對零度（0K＝-273.15℃）的低溫：4.25K～1.15K。之后，他把目標轉(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驗，他吃驚的發(fā)現(xiàn)水銀在溫度降至氦的沸點即4.2K時（相當于-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)測定，最后他確信，水銀在4.2K下會產(chǎn)生一種新的導電特性——“零電阻性或“超導電性”。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“超導態(tài)”，同時把具有從正常態(tài)（電阻不為零）轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)能力的材料稱作“超導體”，把能使超導體從正常導電狀態(tài)變?yōu)槌瑢щ姞顟B(tài)時的轉(zhuǎn)變溫度稱為“臨界溫度”。他進一步用鉛環(huán)做實驗，當鉛變?yōu)槌瑢B(tài)時，九百安培的電流在鉛環(huán)中流動不止，兩年半以后毫無衰減。 昂納斯的這一發(fā)現(xiàn)轟動了全世界的科學家，大家紛紛實驗，并且想要揭開超導的奧秘，因為只有了解了超導現(xiàn)象的微觀機理，才能使超導為人類作出更大的貢獻。 現(xiàn)在，科學家已發(fā)現(xiàn)有上千種元素和化合物在低溫下可以轉(zhuǎn)化為超導態(tài)。對所謂“零電阻性”也已有共識：超導體即使有電阻，它的電阻率必然小于10-26“歐·米，而且只對直流電適用，若給超導體通入交流電，它仍會出現(xiàn)類似于常規(guī)電阻的“交流損耗”。從這個意義上講，超導體似乎可以說是一種直流理想導體。
物質(zhì)在低溫下電阻突然消失的現(xiàn)象稱為超導現(xiàn)象

什么是超導現(xiàn)象

4，超導現(xiàn)象是什么

超導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“永久氣體”——氦氣，得到了接近絕對零度（0K＝-273.15℃）的低溫：4.25K～1.15K。之后，他把目標轉(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驗，他吃驚的發(fā)現(xiàn)水銀在溫度降至氦的沸點即4.2K時（相當于-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)測定，最后他確信，水銀在4.2K下會產(chǎn)生一種新的導電特性——“零電阻性或“超導電性”。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“超導態(tài)”，同時把具有從正常態(tài)（電阻不為零）轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)能力的材料稱作“超導體”，把能使超導體從正常導電狀態(tài)變?yōu)槌瑢щ姞顟B(tài)時的轉(zhuǎn)變溫度稱為“臨界溫度”。他進一步用鉛環(huán)做實驗，當鉛變?yōu)槌瑢B(tài)時，九百安培的電流在鉛環(huán)中流動不止，兩年半以后毫無衰減。 昂納斯的這一發(fā)現(xiàn)轟動了全世界的科學家，大家紛紛實驗，并且想要揭開超導的奧秘，因為只有了解了超導現(xiàn)象的微觀機理，才能使超導為人類作出更大的貢獻。 現(xiàn)在，科學家已發(fā)現(xiàn)有上千種元素和化合物在低溫下可以轉(zhuǎn)化為超導態(tài)。對所謂“零電阻性”也已有共識：超導體即使有電阻，它的電阻率必然小于10-26“歐·米，而且只對直流電適用，若給超導體通入交流電，它仍會出現(xiàn)類似于常規(guī)電阻的“交流損耗”。從這個意義上講，超導體似乎可以說是一種直流理想導體。參考資料： http://www.dlkp.gov.cn/keputiandi/substance/article/dispArticle.Asp?ID=41&ClassID=4&Page=1

5，什么是超導

超導是人們在某些金屬和陶瓷材料中觀察到的一種現(xiàn)象。當這些材料被冷卻到接近絕對零度（-273℃）和液氮溫度（-196℃）之間的溫度時，它們就沒有電阻。電阻為零時的溫度稱為臨界溫度(Tc)，并且臨界溫度因材料不同而各異。實際應用中，人們使用液態(tài)氦或液態(tài)氮來冷卻材料，使材料達到臨界溫度。下表列出了一些不同超導體的臨界溫度： 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 因為這些材料沒有電阻，這就意味著電子可以在其中自由穿行，所以它們能夠長時間傳輸大量電流，而不會以熱的形式將能量損失掉。有實驗顯示，超導線圈能夠傳輸電流長達幾年，而不產(chǎn)生可以測量的損失?；谶@種特性，如果輸電線可以使用超導陶瓷制造的話，那么超導材料將在輸電方面發(fā)揮重要作用，同時還將在蓄電設(shè)備中得到應用。 超導體的另一個特性是：一旦材料從常態(tài)轉(zhuǎn)變到超導態(tài)，外部磁場就不能穿過。這被稱為邁斯納效應，它被應用在高速磁懸浮列車（有關(guān)詳細信息，請參見磁懸浮列車的工作原理）的制造過程中。邁斯納效應還用于為核磁共振成像 (MRI) 制造強力的小型超導磁體。 為何電子在超導體中傳輸會沒有阻力？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 ——這正是為什么金屬有很好的導熱性和導電性的原因。當電子通過常態(tài)下的一般金屬時，它們會和原子碰撞，并以熱的形式損失能量。而在超導體中，電子成對地在原子間快速移動，能量損失較少。 當一個帶負電荷的電子在兩行帶正電的原子（像紗窗上的兩條線）之間的空間中移動時，它會將周圍的原子向內(nèi)拉。由此產(chǎn)生的扭曲會吸引第二個電子跟在它后面移動。第二個電子會遇到較少的阻力，就像高速公路上跟在卡車后面的客車會遇到較少的空氣阻力一樣。兩個電子形成較弱的相互吸引后，它們成對運行時遇到的整體阻力就減少了。在超導體中，電子對不斷地形成、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（有關(guān)詳細信息，請參見超導現(xiàn)象高中教學指南）。 超導體的最后一個特性是：當兩塊超導體中間加入一個薄絕緣層時，電子更容易無阻力地從一塊超導體移動到另一塊超導體中（直流約瑟夫森效應）。此效應對用于生產(chǎn)小型高速計算機的超快電開關(guān)具有重要作用。 未來的超導研究就是尋找能在室溫下成為超導體的材料。一旦找到這種材料，整個電子、電力和運輸領(lǐng)域就會發(fā)生革命性的變化。

6，超導的基本介紹

人們把處于超導狀態(tài)的導體稱之為“超導體”。超導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。導體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導體時就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，從而產(chǎn)生超強磁場。超導是指某些物質(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年荷蘭物理學家H·卡茂林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在溫度降至4.2K附近時突然進入一種新狀態(tài)，其電阻小到實際上測不出來，他把汞的這一新狀態(tài)稱為超導態(tài)。以后又發(fā)現(xiàn)許多其他金屬也具有超導電性。低于某一溫度出現(xiàn)超導電性的物質(zhì)稱為超導體。1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導體的另一個極為重要的性質(zhì)——當金屬處在超導狀態(tài)時，這一超導體內(nèi)的磁感應強度為零，卻把原來存在于體內(nèi)的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發(fā)現(xiàn)：錫球過渡到超導態(tài)時，錫球周圍的磁場突然發(fā)生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了，人們將這種現(xiàn)象稱之為“邁斯納效應”。后來人們還做過這樣一個實驗：在一個淺平的錫盤中，放入一個體積很小但磁性很強的永久磁體，然后把溫度降低，使錫盤出現(xiàn)超導性，這時可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，慢慢地飄起，懸浮不動。邁斯納效應有著重要的意義，它可以用來判別物質(zhì)是否具有超導性。為了使超導材料有實用性，人們開始了探索高溫超導的歷程，從1911年至1986年，超導溫度由水銀的4.2K提高到23.22K（0K=-273.15℃；K開爾文溫標，起點為絕對零度）。1986年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導溫度是30K，12月30日，又將這一紀錄刷新為40.2K，1987年1月升至43K，不久美國華裔科學家朱經(jīng)武與臺灣物理學家吳茂昆以及大陸科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到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溫度的記錄提高到125K。從1986年－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度提高了近100K。大約1993年，鉈－汞－銅－鋇－鈣－氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到138K 。高溫超導體取得了巨大突破，使超導技術(shù)走向大規(guī)模應用。超導材料和超導技術(shù)有著廣闊的應用前景。超導現(xiàn)象中的邁斯納效應使人們可以用此原理制造超導列車和超導船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態(tài)下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機械磨損。利用超導懸浮可制造無磨損軸承，將軸承轉(zhuǎn)速提高到每分鐘10萬轉(zhuǎn)以上。超導列車已于70年代成功地進行了載人可行性試驗，1987年開始，日本開始試運行，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。超導船已于1992年1月27日下水試航，目前尚未進入實用化階段。利用超導材料制造交通工具在技術(shù)上還存在一定的障礙，但它勢必會引發(fā)交通工具革命的一次浪潮。超導材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會有很大的損耗，而利用超導體則可最大限度地降低損耗，但由于臨界溫度較高的超導體還未進入實用階段，從而限制了超導輸電的采用。隨著技術(shù)的發(fā)展，新超導材料的不斷涌現(xiàn)，超導輸電的希望能在不久的將來得以實現(xiàn)?，F(xiàn)有的高溫超導體還處于必須用液態(tài)氮來冷卻的狀態(tài)，但它仍舊被認為是20世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。
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文章TAG：超導超導態(tài)兩個互相超導態(tài)

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