超导技术应用

《超导技术应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《超导技术应用》物理科学与技术学院电子科学与技术专业朱弘月2011301510013一、简答题1.      超导态的两个互相独立的基本属性是什么？答：超导态的零电阻现象和迈斯纳效应是抄到天亮的两个相互独立，又相互联系的基本属性。2.      什么是超导体的临界温度、临界磁场和临界电流？答：超导体的临界温度：这是超导体从正常态转变为超导态（0电阻）时的温度。实际上也就是把Cooper电子对解体开来的温度。对于转变温度范围较宽的超导体（如高温超导体），临界温度可分为起始转变温度、中转变温度和0电阻温度。超导体的临界磁场：当超导体表面的磁场强度达到某个磁场强度Hc时，超

2、导态即转变为正常态；若磁场降低到Hc一下时又进入超导态，此Hc即称为临界磁场强度。Hc与物质和温度有关，一般有：Hc（0）[1-(T/Tc)2]，期中Hc（0）是温度为0k时的临界磁场强度（约为5000A/m），Tc是超导体的临界温度。超导临界电流：当超导体中的电流超过某临界电流值Jc时，即转变为正常态：这是由于通过的电流在超导体表面将产生磁场，当电流较大，使得表面磁场超过超导临界磁场时，超导体即转变为正常导体。此Jc即称为超导体的临界电流，它是破坏超导态的最小电流。若同时还有外磁场时，则临界电流将降低：而且临界电流的大小与物质种类和温度有关。3.      何谓迈斯

3、纳效应？超导体与电阻率为零的理想导体有何不同?答：迈斯纳效应：当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流形成的磁场，在超导体内部，恰好和磁体的磁场大小相等，方向相反。这两个磁志抵消，使超导体内部的磁感应强度为零，B=0，即超导体排斥体内的磁场。超导体与理想导体的区别就是理想导体内部电场为零，但磁感应强度不为零，即理想导体没有迈斯纳效应。4.      目前为止，有几类超导体？他们的主要区别是什么？答：超导体按其此话特性可分为两类。第一类超导体只有一个临界磁场HC。在超导态，具有迈斯纳效应。第二类超导体有两个临界磁场

4、，即下临界磁场HC1和上临界磁场HC2.当外磁场H0小于HC1时，同第一类超导体一样，磁场被完全排出体外，此时，第二类超导体处于迈斯纳状态，体内没有磁感应线通过。当外场增加至HC1和HC2之间时，第二类超导体处于混合态，也称涡旋态。这是体内将有部分磁感应线穿过，体内既有超导态部分，又有正常态部分，磁场只是部分地被排出。5.      通常把临界温度在什么范围以上的超导体称为高温超导体?高温超导超导体有哪些特性？答：高温超导体通常是指在液氮温度（77k）以上的超导的材料。高温超导体并不是大多数人认为的几百几千的高温，只是相对原来超导所需的超低温高许多的温度，不过也有零下

5、几百多摄氏度。而在人类所研究的超导中温度算提高非常多，所以称之为高温超导体。高温超导体是其能在物理实验室下进行超导实验，具有零电阻，反磁性，和量子隧道效应。6.      超导材料和技术有哪些应用？超导磁体比传统电磁铁有什么优越性?答：（1）利用超导电性可制作磁体，应用于点击、高能粒子加速器、磁悬浮运输等；（2）利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。（3）利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。与传统电磁铁的磁体相比，超导磁体具有功耗极小。体积小和稳定性高等优点。超导磁体的磁场很强，成本和运转费用低，一个直径为3.5米，

6、磁感应强度为2特的超导磁体和常规铜线绕城的磁体相比，超导体的建造和运转总费用比常规导体要便宜。二、请简述超导磁储能装置储能和释能的基本工作原理，并谈谈其在电力系统领域的主要应用。超导储能（superconductingmagneticenergystorage简称SMES）是利用超导线圈通过整流逆变器将电网过剩的能量以电磁能形式储存起来，在需要时在通过整流逆变器将能量馈送给电网或作其他用途。由于超导线圈在超导状态下无焦耳热损耗运行，同时其电流密度比一般常规线圈高1-2个数量级。因此它不仅能长时间无损耗地储存能量，而且能达到很高的储能密度。它的储能效率高，响应速度快也是

7、其它类型储能装置无法比拟的。储能技术主要包括抽水储能、先进蓄电池储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能、压缩空气储能等。抽水储能储存能量非常大，适合于电力系统调峰和用作备用电源的长时间场合。近年来，各种新型蓄电池被开发成功并在电力系统中得到应用。NaS电池具有较高的储能效率，还具有输出脉冲功率的能力，同时可以用于电能质量调节和负荷的削峰填谷调节。飞轮与电动机或发电机相连，通过某种电力电子装置，进行飞轮转速与电网的功率交换。飞轮储能的优点是基本不需要进行维护，设备寿命长（可完成数万次充放能量过程），对环境没有不良的影响。飞轮具有循环使用以及负荷跟踪