電氣工程導論電工理論與新技術

1、資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。本文由 guohai168 貢獻ppt 文檔可能在WAP 端瀏覽體驗不佳。 建議您優(yōu)先選擇TXT, 或下載源文件到本機查看。電工理論與新技術超導超導的發(fā)現(xiàn) 超導的微觀機理 超導材料 超導的應用 展望超導現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)超導是某些金屬或合金在低溫條件下出現(xiàn)的一種奇妙的現(xiàn)象。最先發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的是荷蘭物理學家卡麥林 昂納斯。 19 夏天 , 當昂納斯的兩個研究生在做低溫實驗時, 偶然 發(fā)現(xiàn)某些金屬在極低溫環(huán)境中 , 金屬的電阻突然消失了。昂納斯接著用水銀做實驗,發(fā)現(xiàn)水銀在4.1K 時 ( 約相當于 -269) , 出現(xiàn)了這種超導現(xiàn)象 ; 她又用

2、鉛環(huán)做實驗, 九百安培的電流在鉛環(huán)中流動不止 , 兩年半以后仍舊毫無衰減?？炜旆绞絬=,&gp=1.lnk經(jīng)過研究人們發(fā)現(xiàn) : 所有 超導物質(zhì) , 如鈦、 鋅、 汞 等, 當溫度降至臨界溫度 時 , 皆顯出某些共同特征 :超導之性質(zhì)電阻為零 , 一個超導體 環(huán)移去電源之后 , 還能 保持原有電流有人做 過實驗 , 發(fā)現(xiàn)超導環(huán)中 的電流持續(xù)了兩年半而 無顯著衰減 完全執(zhí)磁性 , 這一現(xiàn)象 由德國物理學家邁斯納 發(fā)現(xiàn) , 只要超導材料進 入超導狀態(tài) , 便可把磁 感線排斥體外 , 其體內(nèi) 的磁感應資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。強度總是零( 邁斯納效應 ) 超導的發(fā)現(xiàn)

3、轟動了全世界的科學家 , 大家紛紛想要揭開超導的奧秘 , 因為只有了解了超導現(xiàn)象的微觀機理, 才 能使它為人類作出更大的貢獻。將近一百年過去了, 經(jīng)過 幾代科學家的不斷探索,人類也對超導的機理有了一個大概的認識, 當前我們對它有一下解釋:1950 年 , 美籍德國人弗茹里赫與美國伊利諾斯大學的巴丁經(jīng)過復雜的研究和推論后 , 同時提出 : 超導電性是電子與晶格振動相互作用而產(chǎn)生的。 她們都認為金屬中的電 子在點陣中被正離子所包圍 , 正離子被電 子吸引而影響到正離子振動 , 并吸引其它 電子形成了超導電流。接著 , 美國伊利諾斯大學的巴丁、 庫柏和斯里弗提出超導電量子理 論 , 她們認為 : 在

4、超導態(tài)金屬中 電子以晶格波為媒介相互吸引而 形成電子對 , 無數(shù)電子對相互重 迭又常?；Q搭配對象形成一個 整體 , 電子對作為一個整體的流 動產(chǎn)生了超導電流。 由于拆開電 子對需要一定能量 , 因此超導體 中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差 , 即能隙。這一重要的理論預言了電子對能 隙的存在 , 成功地解釋了超導現(xiàn) 象 , 被科學家界稱作”巴庫斯理 論”。這一理論的提出標志著超導理論的正式建立 , 使超導研究 進入了一個新的階段。超導的應用從當前的研究情況來看, 超導技術的應用可分成三類 :資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。超導技術應用( 1)能源 -超導輸電、超導儲能

5、、超導電機等( 2)交通-磁懸浮列車 ( 抗磁性應用 ) 、 船舶磁推進器( 3) 醫(yī)療衛(wèi)生 -核磁共振成像、 生物磁儀器等( 4) 電子技術 -超導微波技術應用、各類超導傳感技術、半導體超導體集成電路、超導計算元件等( 5) 重大科學工程 -加速器、 受控熱核裝置等( 6) 國防技術超導反潛、掃雷、 電磁推進、通訊及制導等在磁懸浮列車方面的應用1999 年月 , 日本 研制的超導磁懸浮列車時速已達552 公 里西南交通大學研制成功的超導磁懸浮500 公里在磁懸浮列車方面的應用列車 ,最高設計時速達列車的最高時速為 300 公里 , 飛機的為 1000 公里。因此人們就想尋 求一種時速介于兩者

6、之間的交通工具。 磁懸浮列車整好滿足了這個 要求。最高時速可達到 500 公里。 磁懸浮列車是利用超導體的完全 排磁性 , 使列車懸浮在空中 , 以 直流電動機作為推動力。 她的優(yōu) 點是 , 不接觸軌道 , 無摩擦 , 運 行安全 , 無噪聲 , 無任何有害氣 體排放。 在上海浦東已經(jīng)建成了中國第一 條磁懸浮鐵路 , 全長 30 公里 , 僅 需 8 分鐘。超導技術在定向武器方面的應用在軍事上 , 定向武器在未來戰(zhàn)爭中將起到舉足輕重的作用。 美國和俄羅斯已經(jīng)把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。能量 匯聚成極細的能束 , 并

7、沿著指定的方向以光速向外發(fā)射 , 從而摧毀目標。 存在一個問題 : 如何在瞬間提供大量的能量呢 ? 用超導材料制成的閉合線圈就是一種理想的儲能裝置。 因為在超導線圈中的電流沒有功率損失 , 可長時間維持。 只要線圈保持超導狀態(tài) , 它所儲存的電磁能就會毫無損耗地長期保存下 去并可隨時把強大的能量提供給聚能武器 , 超導儲能裝置使聚能武器如 虎添翼 , 有如給聚能武器提供了一個機動靈活、 容量無比的彈藥庫 , 使 聚能武器隨時能夠對敵實施攻擊。超導技術在定向武器方面的應用飛 機 推 進 器超導技術在定向武器方面的應用精確制導武器的發(fā)射超導技術在定向武器方面的應用核潛艇圖核磁共振 超導技術在醫(yī)療衛(wèi)

8、生方面的應用核磁共振 (MRI) 又叫核磁共振成像技術。是繼CT 后醫(yī)學影像學的又一重大進步。自80 年代應用以來 , 它以極快的速度得到發(fā)展。其基本原理 基本原理 : 是將人體置于特殊的磁場中 , 用無線電射頻脈沖激發(fā)人體 基本原理 內(nèi)氫原子核 , 引起氫原子核共振 , 并吸收能量。在停止射頻脈沖后 , 氫 原子核按特定頻率發(fā)出射電信號 , 并將吸收的能量釋放出來 , 被體外的 接受器收錄 , 經(jīng)電子計算機處理獲得圖像 , 這就叫做核磁共振成像。資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。核磁共振 超導技術在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應用磁共振成像技術(MRI) 和 CT 成像技術比較

9、 ,首先是成像原理不同。 CT 即計算機斷層掃描技術,是將 X 射線對人體組織作橫斷面掃描后經(jīng)過計算機對密度對比分析成像診斷疾病 , 對人體有 X 線輻射損傷 ,MRI 是經(jīng)過發(fā)射脈沖磁場信號 , 對人體氫質(zhì)子磁共振信號進行分析成像 ,診斷疾病 ,不存在 X 線幅射損傷。可根據(jù)需要對人體進行橫斷面、矢狀面、冠狀面三維任意角度切層 , 經(jīng)過各種角度顯示病變 , 立體感更強 , 而且 在同一切層可采用不同序列、不同參數(shù)掃描 , 這更有利于對不同生物學特性的組織的充分顯示, 由于 MRI掃描中不同組織信號差異遠大于CT 上 組織間密度差異 , 因此 , 使許多病變更易辯認 , 有利于對病變早期診斷

10、, 特別是細小病變。受控熱核聚變裝置超導體在托卡馬克裝置中的應用托卡馬克裝置是一種磁約束熱核聚變實驗裝置, 經(jīng)過人 們 50多年的不懈努力 , 1992 年以來 , 已經(jīng)成功的在歐洲聯(lián)合環(huán) jet 和美國 TFTR 上進行 了氘氚放電 , 開發(fā)聚變能的 科學可行性終于在托卡馬克 裝置上得到證實。 可是常規(guī)托卡馬克裝置 , 體 積大 , 效率低而且是脈沖運 行。而超導托卡馬克正是在 這一點上有著極大的優(yōu)勢 , 即:高效緊湊 , 穩(wěn)態(tài)運行。中科院等離子體物理研究所超導托卡馬克HT-7 巨大的電感線圈利用超導體產(chǎn)生的巨大磁場,應用于受控制熱核反應。核聚變資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)

11、系改正或者刪除。反應時 , 內(nèi)部溫度高達1 億 2 億 , 沒有任何常規(guī)材料能夠包容這些物質(zhì)。 而超導體產(chǎn)生 的強磁場能夠作為” 磁封閉 體”, 將熱核反應堆中的超高 溫等離子體包圍、 約束起來 , 然后慢慢釋放 , 從而使受控核 聚變能源成為 21 世紀前景廣闊 的新能源。氫彈蘑菇云我們的目標 :超導電工中心 我們的目標 :圍繞EAST 超導磁體系統(tǒng)的需求, 開展相關技術的研究和攻關,確保大科學工 程任務的完成 ; 瞄準國際前沿 , 研究和發(fā)展超導磁體技術、 建立大型超導磁體測試中心 , 建 成超導線材 , 導體和磁體測試裝置 , 提供面向全國的大型超導磁體試驗平臺 , 為超導磁體技術在科研

12、、 國防、 和國民經(jīng)濟發(fā)展中的應用提供技術基礎 ; 建立2 kW/4K大型深冷低溫系統(tǒng), 發(fā)展大型超臨界氦和超流氦低溫技術為國內(nèi)大型超導磁體和超流氦冷卻的高場磁體的發(fā)展提供技術支撐 , 使中國大型氦低溫 技術繼續(xù)發(fā)展并達到國際先進水平 ; 選擇有限目標 , 研究超導裝置與電力系統(tǒng)的匹配協(xié)調(diào)運行的關鍵科學問題 , 開 展超導技術用于電力工業(yè)的應用基礎研究 , 建立大型超導儲能實驗裝置 , 開展大 型超導儲能實驗研究 , 并探索大電流高溫超導電流引線等實用技術。 在以上工作的基礎上逐步發(fā)展成為一個國內(nèi)公認的 , 有特色的大型超導應用技 術研究和實驗基地。中國科學院等離子體物理研究所超導電工中心建立

13、起中國最大的超導磁體試驗系統(tǒng)。該 EAST 建立起中國最大的超導磁體試驗系統(tǒng)。大型超導磁體試驗系統(tǒng)包括:大型超導磁體試驗系統(tǒng)包括:資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 杜瓦、 低溫、 真空、 源、 流引 、 數(shù) 據(jù)采集及控制等 多子系 。 重 16 噸、 容 48 立方米的 杜瓦是國內(nèi)最大的 杜瓦杜瓦是一個有真空 的容器 , 真空 起 作用。 杜瓦在高溫和低溫都有廣泛的用途。 低溫下主要用作 低溫液體 存容 器 , 也用來 制 冷裝置 以免 境 到制冷 空 , 同 被冷 卻 象裝在杜瓦 的真空 境中可 防止其上因低溫 而 水影響工作。低溫杜瓦是在低 下 運液氮、 液氦、液氧、生物 本以及超 磁體的容器。救 內(nèi)液氧液氧 罐直流 機 源系 由四臺直流 機 成,國內(nèi)最大 能量560MJ,最大 脈沖功率80MW 的