超导及超导应用.pdf

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1、目录金属Hg电阻随温度变化规律•一、超导现象的发现•二、三个重要的物理参数•三、超导体的物理特性•如图所示横坐标表示温•四、超导的微观机制(BCS理论)度，纵坐标表示在•五、超导技术的应用该温度下汞的电阻与0℃时汞的电阻•六、高温超导体的发现之比：R/R0•七、超导材料R：T=273K的电阻0•八、结束语一、超导的发现超导体的分类1908年，荷兰物理学家昂纳斯首次成功地把根据超导体界面能的正负，我们可以称为“永久气体”的氦液化，因而获得4.2K的将超导体分为第一类超导体和第二类超导低温源，为超导发现准备了条件。三年后即1911体。大多数纯超导金属元素的界面能

2、为正，年，在测试纯金属电阻率的低温特性时，昂纳斯称为第一类超导体。对于许多超导合金和又发现，汞的直流电阻在4.2K时突然消失，多次少数几种纯超导金属元素来说，其界面能精密测量表明，汞柱两端压降为零，他认为这时为负，称为第二类超导体。现在主要研究汞进入了一种以零阻值为特征的新物态，并称为“超导态”。昂纳斯在1911年12月28日宣布了这的是第二类超导体。在第二类超导体中，一发现。但此时他还没有看出这一现象的普遍意又可以根据由于磁通流动而产生电阻（流义，仅仅当成是有关水银的特殊现象。阻）将其进行分类。荷兰物理学家昂纳斯超导体的分类(HeikeKamerlingh

3、Onnes)•卡末林·昂尼斯(KamerlinghOnnes)低温物理学家•1853年9月21日生于荷兰的格罗宁根，1926年2月21日卒于荷兰的莱顿．因制•在常压下具有超导电性的元素金属有32种（如图成液氦和发现超导元素周期表中青色方框所示）,而在高压下或制成薄膜现象象1913年获诺状时具有超导电性的元素金属有14种（如图元素周期贝尔物理学奖．表中绿色方框所示）第I类超导体二、三个重要的物理参数•第I类超导体主要包括一些在实现超导必须具常温下具有良好导电性的纯备一定的条件，如温金属，如铝、锌、镓、鎘、锡、铟等，该类超导体的溶度、磁场、电流都必点较低、质地较

4、软，亦被称须足够的低。超导态作“软超导体”。其特征是的三大临界条件：临由正常态过渡到超导态时没有中间态，并且具有完全抗界温度、临界电流和磁性。第I类超导体由于其临临界磁场，三者密切界电流密度和临界磁场较低，因而没有很好的实用价值。相关，相互制约。第II类超导体三个重要的物理参数(1)第II类超导体由正常态转临界温度(Tc):超导体电阻突然变为零的温度变为超导态时有一个中间临界电流(I):超导体无阻载流的能力是有限的，态c当通过超导体中的电流达到某一特定值时，(2)第II类超导体的混合态中有磁通线存在，而第I类又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电超导体没有流

5、称为临界电流(3)第II类超导体比第I类超临界磁场(H):逐渐增大磁场到达一定值后，超c导体有更高的临界磁场、导体会从超导态变为正常态，把破坏超导电更大的临界电流密度和更高的临界温度性所需的最小磁场第II类超导体分类临界温度第II类超导体根据其是否具有磁通钉扎中心而分为理想第(TII类超导体和非理想c)第II类超导体超导体的物理特性2临界磁场(2)迈斯纳效应逐渐增大磁场到H达一定值后，超导体迈斯纳效应又叫完正常态全抗磁性，1933年迈斯会从超导态变为正常Hc(0)S纳发现，超导体一旦进态，把破坏超导电性入超导状态，体内的磁所需的最小磁场称为超导态通量将全部被

6、排出体外，NS临界磁场，记为Hc。磁感应强度恒为零，且有经验公式：不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场N22Hc(T)=Hc(0)(1-T/Tc)TcT后降温，只要进入超导注：S表示超导态状态，超导体就把全部N表示正常态磁通量排出体外。临界电流观察迈纳斯效应的磁悬浮试验超导体无阻载流的能力V在锡盘上放一条永久磁铁，当也是有限的，当通过超导体失温度低于锡的转变温度时，小磁铁中的电流达到某一特定值时，超会离开锡盘飘然升起，升至一定距又会重新出现电阻，使其产离后，便悬空不动了，这是由于磁生这一相变的电流称为临界铁的磁力线不能穿过超导体，在锡电流，记为Ic。目前

7、，常用盘感应出持续电流的磁场，与磁铁电场描述Ic(V)，即当每厘米Ic(V)I之间产生了排斥力，磁体越远离锡样品长度上出现电压为1V盘，斥力越小，当斥力减弱到与磁时所输送的电流。铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。三、超导体的物理特性德国物理学家迈纳斯(1)零电阻现象(ZeroResistance)(a)T>T在超导环上加磁场c(b)T

8、som和Kok发现，在电子对通过超导-绝缘层-超导隧