超导电现象与超导体
[摘要]主要介绍超导现象的产生和超导体的应用,同时结合高中教材分析一道关于超导体的习题。
[关键词]超导电现象 超导体
中图分类号:TN2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920034-01
1911年荷兰莱登实验室的昂尼斯(H.N.Onnes),在测量低温下水银的电阻率的时候发现,当温度降到4.2K时,水银的电阻率急剧下降,以至完全测不出来(当时的测量精度为10-5欧)。这种现象叫超导点现象。
根据电阻变化情况,昂尼斯认为水银在4.2K(当时将4.15K误认为4.2K)以下进入了一个新的物态,并将之定义为超导态。能够产生超导态的物体称为超导体。目前已经探明有26种元素、几千种合金和化合物可成为超导体。
通常将材料出现超导性的最初温度称为临界温度,论作Tc,温度高于Tc时,材料处于正常态,具有一定的电阻;温度低于Tc时,材料处于超导态,几乎没有电阻。
处于超导态的物质具有特殊的电磁性质,主要是零电阻性和完全抗磁性。
目前人们能检测电阻率的最小值为10-27欧>米当超导体在临界温度Tc以下处于超导态时,其电阻率小于10-27欧>米,导体上的电流不产生热效应,没有能量消耗。有人曾将一个用超导体制成的圆环,放入温度低于Tc的空间,并利用电磁感应,在环内激励起感应电流。实验的结果是,处于超导态时,电流维持了两年半而没有衰减。将温度升高后(高于Tc),圆环材料由超导态变为正常态,电阻骤然加大,电流立即消失。
超导体具有完全抗磁性的原因:在增加外磁场的过程中,超导体的表面产生了超导电流,超导电流产生的磁感应强度将体内的磁感应强度完全抵消掉了。当外磁场稳定时,超导体表面的超导电流也稳定,并一直持续下去,使超导体内部始终保持B=0。
因为超导体具有这些优良的特性。从本世纪初被发现后,一直为世人所瞩目,成为探索和研究的热门课题。自从1988年发现临界温度30K的陶瓷超导体后,超导研究日新月异,一系列高温超导相继被开发。高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。
超群的超导磁体。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。
由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得10万高斯以上的稳...
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