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超導體是什么

工程師 ? 來源:網(wǎng)絡整理 ? 作者:h1654155205.5246 ? 2018-09-27 11:42 ? 次閱讀
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超導體是什么

1、超導體,又稱為超導材料,指在某一溫度下,電阻為零的導體。在實驗中,若導體電阻的測量值低于10-25歐,可以認為電阻為零。

2、超導體具有三個基本特性:完全電導性、完全抗磁性、通量量子化。

3、超導體的應用可分為三類:強電應用、弱電應用和抗磁性應用。強電應用即大電流應用,包括超導發(fā)電、輸電和儲能;弱電應用即電子學應用,包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等;抗磁性應用主要包括磁懸浮列車和熱核聚變反應堆等。

超導體是如何發(fā)現(xiàn)的

1911年,荷蘭萊頓大學的卡末林—昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn),將汞冷卻到-268.98℃時,汞的電阻突然消失;后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性,由于它的特殊導電性能,卡末林—昂內(nèi)斯稱之為超導態(tài)。由于這一發(fā)現(xiàn)他獲得了1913年諾貝爾獎。

為了證實(超導體)電阻為零,科學家將一個鉛制的圓環(huán),放入溫度低于Tc=7.2K的空間,利用電磁感應使環(huán)內(nèi)激發(fā)起感應電流。結(jié)果發(fā)現(xiàn),環(huán)內(nèi)電流能持續(xù)下去,從1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在兩年半的時間內(nèi)的電流一直沒有衰減,這說明圓環(huán)內(nèi)的電能沒有損失。

為了使超導材料有實用性,人們開始了探索高溫超導的歷程,從1911年至1986年,超導溫度由水銀的4.2K提高到23.22K(K開爾文溫標,起點為絕對零度)。1986年1月發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物超導溫度是30K,12月30日,又將這一紀錄刷新為40.2K。1987年1月升至43K,不久又升至46K和53K,2月15日發(fā)現(xiàn)了98K超導體。高溫超導體取得了巨大突破,使超導技術(shù)走向大規(guī)模應用。

超導材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會有很大的損耗,而利用超導體則可最大限度地降低損耗,但由于臨界溫度較高的超導體還未進入實用階段,從而限制了超導輸電的采用。隨著技術(shù)的發(fā)展,新超導材料的不斷涌現(xiàn),超導輸電的希望能在不久的將來得以實現(xiàn)?,F(xiàn)有的高溫超導體還處于必須用液態(tài)氮來冷卻的狀態(tài),但它仍舊被認為是20世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

1933年,荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導體的另一個極為重要的性質(zhì)——當金屬處在超導狀態(tài)時,這一超導體內(nèi)的磁感應強度為零,卻把原來存在于體內(nèi)的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發(fā)現(xiàn):錫球過渡到超導態(tài)時,錫球周圍的磁場突然發(fā)生變化,磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了,人們將這種現(xiàn)象稱之為“邁斯納效應”。

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