直流約瑟夫森效應(yīng)，什么是喬瑟芬效應(yīng)

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1，什么是喬瑟芬效應(yīng)
2，有些物質(zhì)在一定溫度時(shí)會(huì)進(jìn)入電阻為零的狀態(tài)這種狀態(tài)就是我們所稱
3，金屬在絕對(duì)零度時(shí)的電阻
4，超導(dǎo)的約瑟夫效應(yīng)是什么
5，什么是超導(dǎo)
6，超導(dǎo)材料的問(wèn)題

1，什么是喬瑟芬效應(yīng)

正確叫約瑟夫遜效應(yīng)　在線形量子力學(xué)中，由于電子等微觀粒子具有波粒二象性，當(dāng)兩塊金屬被2113一層厚度為幾十至幾百A的絕緣介質(zhì)5261隔開時(shí)，電子等都可穿越勢(shì)壘而運(yùn)動(dòng)。加電壓后，可形成隧道電流，這種現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。若把上述裝置中的兩塊金屬換成超導(dǎo)體后，當(dāng)其介質(zhì)層厚度減少到30A左右時(shí)，由超導(dǎo)電子對(duì)的長(zhǎng)程4102相干效應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生隧道效應(yīng)，稱為約瑟夫遜效應(yīng) 　　1962年，B.D.約瑟夫遜計(jì)算了兩邊都是超導(dǎo)體結(jié)的隧道效應(yīng)，得到以下1653重要結(jié)果：①在超導(dǎo)結(jié)中電子對(duì)可以通過(guò)氧化層形成超導(dǎo)電流，而結(jié)上并不出現(xiàn)電壓，內(nèi)稱為直流約瑟夫遜效應(yīng)。在外磁場(chǎng)中，超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨磁場(chǎng)出現(xiàn)規(guī)律性的變化。②當(dāng)結(jié)上加有電壓U時(shí)，產(chǎn)生高頻超導(dǎo)電流,效率為2電子伏／時(shí)，這稱為交流約瑟夫遜效應(yīng)。　　1963年，C.D.安德森和容J.H.羅厄爾在實(shí)驗(yàn)中觀察到直流約瑟夫遜效應(yīng)。羅厄爾又在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了最大超導(dǎo)電流與磁場(chǎng)的關(guān)系，約瑟夫遜的理論遂得到完全的證實(shí)。

唉，刀疤鼠殺了迷亂村統(tǒng)治者呢，吃了它的boff，這個(gè)刷圖也知道，這個(gè)列瑟芬應(yīng)該在國(guó)外代表著什么含義，感覺(jué)用故事的角度去玩的話，會(huì)有不同的趣味，給人更想探索的感覺(jué)。

什么是喬瑟芬效應(yīng)

2，有些物質(zhì)在一定溫度時(shí)會(huì)進(jìn)入電阻為零的狀態(tài)這種狀態(tài)就是我們所稱

有些導(dǎo)體溫度降到一定程度時(shí)電阻變成零，這種現(xiàn)象被稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。超導(dǎo)材料特性零電阻性　　超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無(wú)損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。　　超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)的重大發(fā)明之一?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)某物質(zhì)在溫度很低時(shí)，如鉛在7.20K（-265.95攝氏度）以下，電阻就變成了零。完全抗磁性　　超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，只要外加磁場(chǎng)不超過(guò)一定值，磁力線不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。約瑟夫森效應(yīng)　　兩超導(dǎo)材料之間有一薄絕緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連接相關(guān)書籍時(shí)，會(huì)有電子對(duì)穿過(guò)絕緣層形成電流，而絕緣層兩側(cè)沒(méi)有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。當(dāng)電流超過(guò)一定值后，絕緣層兩側(cè)出現(xiàn)電壓U（也可加一電壓U），同時(shí)，直流電流變成高頻交流電，并向外輻射電磁波，其頻率為，其中h為普朗克常數(shù)，e為電子電荷。這些特性構(gòu)成了超導(dǎo)材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域越來(lái)越引人注目的各類應(yīng)用的依據(jù)。

超導(dǎo)

超導(dǎo)狀態(tài)，利用這個(gè)原理創(chuàng)造了超導(dǎo)體。

進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)成為超導(dǎo)體，磁感線幾乎無(wú)法穿過(guò)。電阻為零

有些物質(zhì)在一定溫度時(shí)會(huì)進(jìn)入電阻為零的狀態(tài)這種狀態(tài)就是我們所稱

3，金屬在絕對(duì)零度時(shí)的電阻

不是的，金屬中有很多自由的電子，只要在電場(chǎng)的作用下，電子就會(huì)定向移動(dòng)，形成電流。所以在絕對(duì)0度時(shí)只要有電場(chǎng)作用，電子都會(huì)移動(dòng)。從溫度與電阻關(guān)系上來(lái)看，溫度越低，電阻越小，不同的材料有不同的超導(dǎo)溫度。

超導(dǎo)材料基礎(chǔ)知識(shí)介紹超導(dǎo)材料具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。特性超導(dǎo)材料和常規(guī)導(dǎo)電材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零電阻性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無(wú)損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。②完全抗磁性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，只要外加磁場(chǎng)不超過(guò)一定值，磁力線不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。③約瑟夫森效應(yīng)：兩超導(dǎo)材料之間有一薄絕緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連接時(shí)，會(huì)有電子對(duì)穿過(guò)絕緣層形成電流，而絕緣層兩側(cè)沒(méi)有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。當(dāng)電流超過(guò)一定值后，絕緣層兩側(cè)出現(xiàn)電壓U（也可加一電壓U），同時(shí)，直流電流變成高頻交流電，并向外輻射電磁波，其頻率為，其中h為普朗克常數(shù)，e為電子電荷。這些特性構(gòu)成了超導(dǎo)材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域越來(lái)越引人注目的各類應(yīng)用的依據(jù)。基本臨界參量有以下 3個(gè)基本臨界參量。①臨界溫度:外磁場(chǎng)為零時(shí)超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度，以Tc表示。Tc值因材料不同而異。已測(cè)得超導(dǎo)材料的最低Tc是鎢，為0.012K。到1987年，臨界溫度最高值已提高到100K左右。②臨界磁場(chǎng)：使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度，以Hc表示。Hc與溫度T 的關(guān)系為Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0為0K時(shí)的臨界磁場(chǎng)。③臨界電流和臨界電流密度：通過(guò)超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會(huì)使超導(dǎo)態(tài)破態(tài)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，以Ic表示。Ic一般隨溫度和外磁場(chǎng)的增加而減少。單位截面積所承載的Ic稱為臨界電流密度，以Jc表示。

金屬在絕對(duì)零度時(shí)的電阻

4，超導(dǎo)的約瑟夫效應(yīng)是什么

超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)本文來(lái)自: 中國(guó)計(jì)量論壇[www.520cal.cn] 詳細(xì)出處參考：http://www.520cal.cn/thread-15914-1-1.html電子能通過(guò)兩塊超導(dǎo)體之間薄絕緣層的量子隧道效應(yīng)。1962年由B.D約瑟夫森首先在理論上預(yù)言，在不到一年的時(shí)間內(nèi)，P.W.安德森和J.M.羅厄耳等人從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了約瑟夫森的預(yù)言。約瑟夫森效應(yīng)的物理內(nèi)容很快得到充實(shí)和完善，應(yīng)用也快速發(fā)展，逐漸形成一門新興學(xué)科——超導(dǎo)電子學(xué)。兩塊超導(dǎo)體通過(guò)一絕緣薄層(厚度為10埃左右)連接起來(lái)，絕緣層對(duì)電子來(lái)說(shuō)是一勢(shì)壘，一塊超導(dǎo)體中的電子可穿過(guò)勢(shì)壘進(jìn)入另一超導(dǎo)體中，這是特有的量子力學(xué)的隧道效應(yīng)。當(dāng)絕緣層太厚時(shí)，隧道效應(yīng)不明顯，太薄時(shí)，兩塊超導(dǎo)體實(shí)際上連成一塊，這兩種情形都不會(huì)發(fā)生約瑟夫森效應(yīng)。絕緣層不太厚也不太薄時(shí)稱為弱連接超導(dǎo)體。兩塊超導(dǎo)體夾一層薄絕緣材料的組合稱S-I-S超導(dǎo)隧道結(jié)或約瑟夫森結(jié)。約瑟夫森效應(yīng)主要表現(xiàn)為：直流約瑟夫森效應(yīng) 結(jié)兩端的電壓V＝0時(shí)，結(jié)中可存在超導(dǎo)電流，它是由超導(dǎo)體中的庫(kù)珀對(duì)的隧道效應(yīng)引起的。只要該超導(dǎo)電流小于某一臨界電流Ic，就始終保持此零電壓現(xiàn)象，Ic稱為約瑟夫森臨界電流。Ic對(duì)外磁場(chǎng)十分敏感，甚至地磁場(chǎng)可明顯地影響Ic。沿結(jié)平面加恒定外磁場(chǎng)時(shí)，結(jié)中的隧道電流密度在結(jié)平面的法線方向上產(chǎn)生不均勻的空間分布。改變外磁場(chǎng)時(shí)，通過(guò)結(jié)的超導(dǎo)電流Is隨外磁場(chǎng)的增加而周期性地變化，描出與光學(xué)中的夫瑯和費(fèi)單縫衍射分布曲線相似的曲線，稱為超導(dǎo)隧結(jié)的量子衍射現(xiàn)象。交流約瑟夫森效應(yīng) 結(jié)兩端的直流電壓V≠0時(shí)，通過(guò)結(jié)的電流是一個(gè)交變的振蕩超導(dǎo)電流，振蕩頻率（稱約瑟夫森頻率）f與電壓V成正比，即f＝V，e為電子電量，h為普朗克常數(shù)，這使超導(dǎo)隧道結(jié)具有輻射或吸收電磁波的能力。以微波輻照隧道結(jié)時(shí)可產(chǎn)生共振現(xiàn)象。連續(xù)改變所加的直流電壓以改變交流振蕩頻率，當(dāng)約瑟夫森頻率f等于微波頻率的整數(shù)倍時(shí)，就發(fā)生共振，此時(shí)有直流成分的超導(dǎo)電流流過(guò)隧道結(jié)，在 I-V 特性曲線上可觀察到一系列離散的階梯式的恒定電流。測(cè)定約瑟夫森頻率f，可由電壓V測(cè)定常量2e／ h，或從已知常量e和h精確測(cè)定V

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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(méi)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(méi)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(guò)。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(jiàn)磁懸浮列車的工作原理）的制造過(guò)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(méi)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(guò)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(jiàn)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)材料的問(wèn)題

假設(shè)超導(dǎo)體內(nèi)有一個(gè)電流，那么超導(dǎo)體兩端的電壓為0，這完全符合歐姆定律。無(wú)論超導(dǎo)體內(nèi)的電流有多大，超導(dǎo)體兩端的電壓差始終為0，也就不存在你所顧慮的在超導(dǎo)體兩端加一個(gè)電壓，造成電流無(wú)限大的情況了。在超導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，必須使用外部設(shè)備，比如通過(guò)引線將電流導(dǎo)入超導(dǎo)體，或者通過(guò)在超導(dǎo)線圈上加變化的磁場(chǎng)。對(duì)于方式1，引線和電源本身是有內(nèi)阻的，所以電流不可能無(wú)窮大。對(duì)于第二種方式，磁場(chǎng)的變化率也不可能無(wú)窮大，所以不存在電流無(wú)窮大的情況。高中物理教材第二冊(cè)（必修加選修）在介紹超導(dǎo)（p129）時(shí)，有這么一段話：“超導(dǎo)體電阻幾乎為零，如果用超導(dǎo)體材料制成一個(gè)閉合線圈，在這個(gè)線圈里一旦激發(fā)出電流，不需要電源，電流就可以持續(xù)幾十天之久而不減小.....”對(duì)于喜歡鉆研的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這些話會(huì)讓他們產(chǎn)生諸多疑惑：首先，線圈該加上一個(gè)怎樣的電源？拿走電源時(shí)如果需斷開電路，電路中不可能有電流的，更談不上持續(xù)問(wèn)題了；其次，無(wú)論多小的電壓（電動(dòng)勢(shì)）加到電阻為零的用電器上時(shí)，由歐姆定律I=U/R知，產(chǎn)生的電流將是無(wú)窮大。但這可能嗎？最后，沒(méi)有電壓（電動(dòng)勢(shì)）而有電流，這讓人無(wú)法理解，書上不是說(shuō)產(chǎn)生電流的條件是在導(dǎo)體的兩端保持電壓么？要回答這些問(wèn)題，必須綜合運(yùn)用電流、電磁感應(yīng)甚至電磁波的知識(shí)。我們不妨在學(xué)完高中物理全部電學(xué)知識(shí)后，再加以說(shuō)明。大家都知道，若將金屬環(huán)放在變化磁場(chǎng)中，則環(huán)內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)于正常金屬來(lái)說(shuō)，當(dāng)磁場(chǎng)去掉后，環(huán)內(nèi)電流很快衰減為零，而對(duì)于超導(dǎo)環(huán)，情況卻完全不同，下圖為著名的持續(xù)電流實(shí)驗(yàn)。將一超導(dǎo)圓環(huán)放在磁場(chǎng)中并冷卻到臨界溫度以下，突然撤去磁場(chǎng)，則在超導(dǎo)壞中產(chǎn)生感生電流。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此電流可以持續(xù)存在，觀察幾年也未發(fā)現(xiàn)電流有明顯變化。對(duì)此現(xiàn)象的解釋是：由于線圈磁通量的變化，在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。盡管回路的電阻為零，但由于線圈的自感，在電流增大的同時(shí)，伴生的反電動(dòng)勢(shì)阻礙了電流的進(jìn)一步無(wú)限地增大。這就說(shuō)明了超導(dǎo)線圈中的電流可以很大卻不能無(wú)限大。設(shè)線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng)，環(huán)中原來(lái)的磁通量為Φ。，開始時(shí)環(huán)中無(wú)電流。在磁通量變化的過(guò)程中，由基爾霍夫定律：－dΦ/dt = L di/dt 兩邊積分，得－L I = Φ + c (c為任意常數(shù))由初始條件：Φ＝Φ。時(shí) I = 0 ,c = -Φ。所以 I = (Φ。-Φ)/L即超導(dǎo)環(huán)中電流與磁通量變化成正比，與自感系數(shù)成反比。一旦線圈重新處于一恒定的磁場(chǎng)而磁通量不再變化，電流將穩(wěn)定在某一值上而不再變化。如何理解上面的結(jié)論呢？從能量轉(zhuǎn)換和守恒的角度看，環(huán)中電流對(duì)應(yīng)一定的能量。只有此形式能量向其他形式能量轉(zhuǎn)換，電流才會(huì)減少。由于電阻為零，線圈的熱功率為零，故不存在熱損耗而使電流減小。那么，是否還有其它形式的能量損耗呢，例如電磁輻射？根據(jù)麥克斯韋理論，電磁波的能流密度S (Pointing矢量)＝E×H ，E、H分別電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。穩(wěn)恒電流激發(fā)恒定磁場(chǎng)但恒定磁場(chǎng)不再激發(fā)出電場(chǎng)，即 E=0 ，S=0 ，線圈也不輻射電磁波。超導(dǎo)線圈將由于穩(wěn)定的能量而保持穩(wěn)定的電流。電壓并不是電流的必要條件，它只是在電阻中維持電流才是必須的。例如電磁振蕩中，振蕩電流最大時(shí)線圈電壓也是為零。應(yīng)該指出的是，超導(dǎo)體只有在直流情況下才有零電阻現(xiàn)象，若電流隨時(shí)間變化，將會(huì)有功率耗散。超導(dǎo)線圈在電壓為零或很小的情況下能保持強(qiáng)大的電流，這為我們儲(chǔ)存電能提供了十分誘人的前景。據(jù)測(cè)算，如能在高溫超導(dǎo)上取得突破，從而采用大規(guī)模的超導(dǎo)材料儲(chǔ)存電能，我國(guó)電能將能節(jié)約1/3以上 ,這還不包括在輸電環(huán)節(jié)上由于采用超導(dǎo)技術(shù)而節(jié)約的電能呢。

超導(dǎo)材料定義具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料特性超導(dǎo)材料和常規(guī)導(dǎo)電材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。①零電阻性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無(wú)損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。②完全抗磁性：超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，只要外加磁場(chǎng)不超過(guò)一定值，磁力線不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。③約瑟夫森效應(yīng)：兩超導(dǎo)材料之間有一薄絕緣層（厚度約1nm）而形成低電阻連接時(shí)，會(huì)有電子對(duì)穿過(guò)絕緣層形成電流，而絕緣層兩側(cè)沒(méi)有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。當(dāng)電流超過(guò)一定值后，絕緣層兩側(cè)出現(xiàn)電壓u（也可加一電壓u），同時(shí)，直流電流變成高頻交流電，并向外輻射電磁波，其頻率為，其中h為普朗克常數(shù)，e為電子電荷。這些特性構(gòu)成了超導(dǎo)材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域越來(lái)越引人注目的各類應(yīng)用的依據(jù)。超導(dǎo)材料分類超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。①超導(dǎo)元素：在常壓下有28種元素具超導(dǎo)電性，其中鈮（nb）的tc最高，為9.26k。電工中實(shí)際應(yīng)用的主要是鈮和鉛(pb，tc=7.201k)，已用于制造超導(dǎo)交流電力電纜、高q值諧振腔等。② 合金材料：超導(dǎo)元素加入某些其他元素作合金成分，可以使超導(dǎo)材料的全部性能提高。如最先應(yīng)用的鈮鋯合金(nb-75zr)，其tc為10.8k，hc為8.7特。繼后發(fā)展了鈮鈦合金，雖然tc稍低了些，但hc高得多，在給定磁場(chǎng)能承載更大電流。其性能是nb-33ti，tc=9.3k，hc＝11.0特；nb-60ti，tc=9.3k，hc=12特(4.2k)。目前鈮鈦合金是用于7～8特磁場(chǎng)下的主要超導(dǎo)磁體材料。鈮鈦合金再加入鉭的三元合金，性能進(jìn)一步提高，nb-60ti-4ta的性能是，tc＝9.9k，hc=12.4特（4.2k）；nb-70ti-5ta的性能是，tc=9.8k，hc=12.8特。③超導(dǎo)化合物:超導(dǎo)元素與其他元素化合常有很好的超導(dǎo)性能。如已大量使用的nb3sn，其tc=18.1k，hc=24.5特。其他重要的超導(dǎo)化合物還有v3ga，tc=16.8k，hc=24特；nb3al，tc=18.8k，hc=30特。④超導(dǎo)陶瓷：20世紀(jì)80年代初，米勒和貝德諾爾茨開始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超導(dǎo)電性，他們的小組對(duì)一些材料進(jìn)行了試驗(yàn)，于1986年在鑭－鋇－銅－氧化物中發(fā)現(xiàn)了tc=35k的超導(dǎo)電性。1987年，中國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)科學(xué)家在鋇－釔－銅氧化物中發(fā)現(xiàn)tc處于液氮溫區(qū)有超導(dǎo)電性，使超導(dǎo)陶瓷成為極有發(fā)展前景的超導(dǎo)材料。超導(dǎo)材料應(yīng)用超導(dǎo)材料具有的優(yōu)異特性使它從被發(fā)現(xiàn)之日起，就向人類展示了誘人的應(yīng)用前景。但要實(shí)際應(yīng)用超導(dǎo)材料又受到一系列因素的制約，這首先是它的臨界參量，其次還有材料制作的工藝等問(wèn)題（例如脆性的超導(dǎo)陶瓷如何制成柔細(xì)的線材就有一系列工藝問(wèn)題）。到80年代，超導(dǎo)材料的應(yīng)用主要有：①利用材料的超導(dǎo)電性可制作磁體，應(yīng)用于電機(jī)、高能粒子加速器、磁懸浮運(yùn)輸、受控?zé)岷朔磻?yīng)、儲(chǔ)能等；可制作電力電纜，用于大容量輸電（功率可達(dá)10000mva）；可制作通信電纜和天線，其性能優(yōu)于常規(guī)材料。②利用材料的完全抗磁性可制作無(wú)摩擦陀螺儀和軸承。③利用約瑟夫森效應(yīng)可制作一系列精密測(cè)量?jī)x表以及輻射探測(cè)器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結(jié)作計(jì)算機(jī)的邏輯和存儲(chǔ)元件，其運(yùn)算速度比高性能集成電路的快10～20倍，功耗只有四分之一。基本臨界參量有以下 3個(gè)基本臨界參量。①臨界溫度:外磁場(chǎng)為零時(shí)超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度，以tc表示。tc值因材料不同而異。已測(cè)得超導(dǎo)材料的最低tc是鎢，為0.012k。到1987年，臨界溫度最高值已提高到100k左右。②臨界磁場(chǎng)：使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度，以hc表示。hc與溫度t 的關(guān)系為hc=h0[1-(t/tc)2]，式中h0為0k時(shí)的臨界磁場(chǎng)。③臨界電流和臨界電流密度：通過(guò)超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會(huì)使超導(dǎo)態(tài)破態(tài)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，以ic表示。ic一般隨溫度和外磁場(chǎng)的增加而減少。單位截面積所承載的ic稱為臨界電流密度，以jc表示。