有关超导的介绍

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1、有关超导的介绍王顺冲：0410292甘棕松：0410299超导电性超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料电阻变为零的性质。超导现象是荷兰物理学家翁纳斯（H.K.Onnes，1853-1926）首先发现的。超导现象1911年，翁纳斯在测量一个固态汞样品的电阻与温度的关系时发现，当温度下降到4.2K附近时，样品的电阻突然减小到仪器无法觉察出的一个小值。电阻率为零，即完全没有电阻的状态称为超导态。超导体的电阻准确为零，因此一旦它内部产生电流后，只要维持超导状态不变，其电流就不会减小。这种电流为持续电流。有一次，有人在超导铅

2、环中激发了几百安培的电流，在持续两年半的时间内没有发现可观察到的电流变化。如果不是撤掉了维持低温的液氦装置，此电流可能会持续到现在。超导体中的电场和磁场我们知道，由于导体没有电阻，所以为了在导体中产生恒定电流，就需要在其中加电场。电阻越大，需要加的电场也就越强。对于超导体来说，由于它的电阻为零，既使在其中有电流产生，维持该电流也不需要加电场。这就是说，在超导内部电场总为零。由于超导体内部电场强度为零，根据电磁感应定律，它体内各处的磁通量也不能变化。有此可以进一步导出超导体内部的磁场为零。这种结果常常被说成磁感线不能进入超导体。

3、超导体具有完全的抗磁性。转变为超导体时能排除体内磁场的现象叫迈斯纳效应。迈斯纳效应中，只在超导体表面产生电流是就宏观而言的。迈斯纳效应严格的来说，理想的迈斯纳效应只能在沿磁场方向的非常常的圆柱体中发生。对于其它形状的超导体，磁感线被排除的程度起决于样品的几何形状。在一般情况下，整个金属体内被分成许多超导区和正常区。磁场增强时，正常区扩大，超导区缩小。当达到临界磁场时，整个金属都变成正常的了。第二类超导体大多数纯金属超导体排除磁感线的性质有一个明显的分界。在低于临界温度的某一温度下，当所加磁场比临界磁场弱时，超导体禁止磁感线进入

4、。但一旦磁场比临界磁场强时，这种超导特性就消失了，磁感线可以进入金属体内。具有这种性质的超导体叫第一类超导体。还有一类超导体的磁性质较为复杂，它们被称为第二类超导体。目前这类超导体有铌、钒和一些合金材料。超导在技术中的应用超导在技术中最主要的应用是做成电磁铁以产生强磁场。这项技术是近20年来发展起来的新兴技术之一，在高能加速器、受控热核反应实验中已有很多应用，在电力工业、现代医学等方面已显示出良好的前景。在电力工业中超导电机是目前最令人感兴趣的应用之一。传统电机的效率已经很高的了，例如可以达到99%，而利用超导线圈可望进一步提

5、高。但更重要的是，超导电机可以具有更大的极限功率，而且重量轻、体积小。超导发电机在大功率核能发电站中可望得到应用。超导材料还可能作为远距离传输电能的输电线。由于其电阻为零，当然大大减小了输电线上的能量损耗。但更重要的是，由于重量轻、体积小，输送大功率的超导传输线可铺设在地下管道内，从而省去了许多传输线的架设铁塔。另外，传统输电需要高压，因而有升压，降压设备。用超导线就不需要高压，还可以不用交流电而用直流电。用直流电的超导输电线比用交流电的更便宜，因为直流输电线可以用第二类超导材料，它的容许电流密度大而且设计简单。高温超导从超导

6、现象发现之后，人们一直寻求在较高温度下具有超导电性的材料，中国科学家朱经武、吴茂昆、赵忠贤、陈立泉为高温超导的发展作出了杰出的贡献目前中国在高温超导材料研制方面处于世界领先地位，新研制的超导体的临界温度已达到132K到146K，超导的应用从目前的研究情况来看，超导技术的应用可分成三类：一是用超导材料作成磁性极强的超导磁铁，用于核聚变研究和制造大容量储能装置、高速加速器、超导发电机和超导列车，以解决人类的能源和交通问题；二是用超导材料薄片制作约瑟夫逊器件，用于制造高速电子计算机和灵敏度极高的电磁探测设备；三是用超导体产生的磁场来

7、研究生物体内的结构及用于对人的各种复杂疾病的治疗。以下就从这三个方面来介绍超导技术在各个领域的应用前景。(1)托卡马克装置中的超导磁体世界上最先进的托卡马克装置内的所有磁体均采用超导磁体。它可以用来研究等离子在磁场加速和约速下产生聚变。聚变时产生的强大能量，具有很高的经济价值和广泛的应用潜力，聚变能应用在发电方面优点尤其突出。在研究核聚变的装置中所采用的超导磁体有许多优点。从长期使用的角度来看，超导磁体的能耗小，成本低，是一种理想的磁体。由于超导磁体的零电阻的特性，在处于超导状态时几乎不产生热，因此在不失超的情况下，可使电流很

8、大而又不产生能量消耗，实现了我们所希望的强磁场低能耗的要求。用这样一个能耗小的强磁场，在核聚变装置中实现聚变反应产生的巨大的聚变能，真正做到投入少产出高。(2)超导储能磁体的开发与应用在军事上，聚能武器即定向能武器，在未来战争中将起举足轻重的作用，美国和俄罗斯已把定向能武器的