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低溫與超導(dǎo)，低溫超導(dǎo)現(xiàn)象怎么回事

來源：整理時間：2023-08-31 00:24:38 編輯：智能門戶手機版

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1，低溫超導(dǎo)現(xiàn)象怎么回事
2，為什么有的導(dǎo)體在低溫是可以超導(dǎo)有的絕緣體在高溫時卻可以得到導(dǎo)
3，為什么在超低溫時有些物質(zhì)會變成超導(dǎo)體
4，超導(dǎo)體與溫度的關(guān)系
5，超導(dǎo)體需要一直處于低溫環(huán)境中才能保持超導(dǎo)特性嗎
6，金屬在低溫下為什么會超導(dǎo)

1，低溫超導(dǎo)現(xiàn)象怎么回事

一些物質(zhì)在低溫下電阻突然變成零的現(xiàn)象。這時給導(dǎo)線圈通電，電流會一直流下去，美國有家實驗室已經(jīng)讓一個環(huán)路內(nèi)的電流流動了十年。

低溫超導(dǎo)現(xiàn)象怎么回事

2，為什么有的導(dǎo)體在低溫是可以超導(dǎo)有的絕緣體在高溫時卻可以得到導(dǎo)

這個跟它內(nèi)部的自由電子有關(guān) 低溫下自由電子運動不劇烈，容易被束縛發(fā)生定向移動。絕緣體不到點因為它里面自由電子少，被自身束縛，高溫可以激活它，加上電壓發(fā)生定向移動

為什么有的導(dǎo)體在低溫是可以超導(dǎo)有的絕緣體在高溫時卻可以得到導(dǎo)

3，為什么在超低溫時有些物質(zhì)會變成超導(dǎo)體

要知道這個問題的答案，必須先了解到底什么是電阻，為什么會產(chǎn)生電阻，電阻是因為電子在移動的過程中受到帶正電的原子核的阻礙，于是運動變慢，當(dāng)處于極低溫度時，原子核難以移動，自然電阻變小

低溫能減慢原子運動，這樣電子在導(dǎo)體中和金屬原子的碰撞的概率就下降，所以阻力就比常溫下小的多，表現(xiàn)為電阻值很低，近乎于0

為什么在超低溫時有些物質(zhì)會變成超導(dǎo)體

4，超導(dǎo)體與溫度的關(guān)系

超導(dǎo)現(xiàn)象是指在溫度降到一定程度時，導(dǎo)體電阻值變?yōu)?的現(xiàn)象。總的來說要實現(xiàn)超導(dǎo)需要很低的溫度，而不同材料所需溫度是不一樣的，有些超導(dǎo)體的超導(dǎo)溫度甚至接近絕對零度?，F(xiàn)在超導(dǎo)體的發(fā)展方向是“高溫”（相對而言）超導(dǎo)，甚至常溫超導(dǎo)。好像有一種合金（抱歉學(xué)了好長時間忘記名稱了）已經(jīng)可以實現(xiàn)幾百k的溫度了

一般材料在溫度接近絕對零度的時候，物體分子熱運動幾乎消失，材料的電阻趨近于0，此時稱為超導(dǎo)體，達到超導(dǎo)的溫度稱為臨界溫度，超導(dǎo)體可以用作電機的線圈，這樣就可以減少電能的損耗，或者運距離傳輸電能，都能減少電的浪費

5，超導(dǎo)體需要一直處于低溫環(huán)境中才能保持超導(dǎo)特性嗎

是的。超導(dǎo)體只有溫度等于低于臨界溫度時，才處于超導(dǎo)狀態(tài)。

當(dāng)然可以啦! 1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯(ones)用液氦冷卻汞，當(dāng)溫度下降到4.2k時,水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，此溫度稱為臨界溫度。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。但這里所說的「高溫」，其實仍然是遠低于冰點攝氏0℃的，對一般人來說算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果把超導(dǎo)體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應(yīng)線將從超導(dǎo)體中排出，不能通過超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。經(jīng)過科學(xué)家們的努力，超導(dǎo)材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關(guān)是突破溫度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。

6，金屬在低溫下為什么會超導(dǎo)

低溫與超導(dǎo)關(guān)系本質(zhì)原因是：由于溫度是磁能含量濃度的感觀表現(xiàn)，低溫效應(yīng)實質(zhì)就是磁能含量非常少的低濃度（密度）狀態(tài)，這種處于低溫區(qū)的導(dǎo)體由于所處低含量磁能區(qū)，進入導(dǎo)體有限的磁能又被導(dǎo)體中缺乏磁能的電子攝取吸收結(jié)合，因此在一定程度極低溫狀態(tài)下，進入導(dǎo)體有限磁能再被導(dǎo)體中電子結(jié)合后，將出現(xiàn)導(dǎo)體內(nèi)原子核外實體空位區(qū)（即電子云區(qū)）磁能含量趨于零、磁壓強度出現(xiàn)趨于零效應(yīng)，這時當(dāng)施加于導(dǎo)體強磁壓能量在這種磁壓強度趨于零的優(yōu)性約束渠道特性導(dǎo)體中遵循磁壓特性規(guī)律傳播時，在導(dǎo)體中實體空位區(qū)（即電子云區(qū)）就幾乎不存在媒介磁壓能量的阻尼托曳效應(yīng)，因而施加于導(dǎo)體中的磁壓能量中磁能量幾乎沒有損失，從而表現(xiàn)為無電阻的超導(dǎo)現(xiàn)象。這就是低溫現(xiàn)象與超導(dǎo)效應(yīng)存在關(guān)系的本質(zhì)原因。

QQQ

不是所有金屬在低溫下都會超導(dǎo)，特殊金屬在低溫下才能超導(dǎo)，不同金屬在不同溫度下能達到超導(dǎo)態(tài)。為什么會超導(dǎo)的原理就很復(fù)雜了，有很多種理論，比如用于描述超導(dǎo)電流與弱磁場關(guān)系的london方程，pippard理論。還有用于描述超導(dǎo)電流與強磁場關(guān)系的gl（ginzburg-landau）理論，從微觀機制上解釋第一類超導(dǎo)體的bcs（bardeen-cooper-schrieffer）理論等。簡單說，就是就是完全抗磁，完全導(dǎo)電

一般金屬超導(dǎo)符合BCS理論，該理論認(rèn)為超導(dǎo)是由于電-聲子相互作用導(dǎo)致動量相同、自旋相反的電子兩兩配成Cooper對，溫度升高會破壞Cooper對，進而破壞超導(dǎo)。其實可以這么理解：電子兩兩配對是一種有序態(tài)，熱擾動則會破壞有序態(tài)，讓系統(tǒng)更加無序。就好像水在零度以下會結(jié)成冰，這是一種更有序的狀態(tài)，而溫度升高，水分子的“活動范圍”就大多了。超導(dǎo)也一樣，電子之間配成Cooper對是一種有序狀態(tài)，溫度升高會破壞這種狀態(tài)，電子就不可能配對，進而就不能實現(xiàn)超導(dǎo)了。