超導(dǎo)體以及超導(dǎo)體的應(yīng)用簡單介紹教程文件

1、超導(dǎo)體以及超導(dǎo)體的應(yīng)用簡單介紹 1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡茂林-昂尼斯意外地發(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(dǎo)電性能，卡茂林-昂尼斯稱之為超導(dǎo)態(tài)?？钟捎谒倪@一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎。在他之后，人們開始把處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱之為“超導(dǎo)體”。邁斯納效應(yīng)零電阻現(xiàn)象如何判定一種材料是不是超導(dǎo)體？約瑟夫遜效應(yīng)在一個淺平的錫盤中，放入一個體積很小磁性很強(qiáng)的永久磁鐵，然后把溫度降低，使錫出現(xiàn)超導(dǎo)性。這時可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，飄然升起，與錫盤保持一定距離后，便懸空不動了。這是由于超導(dǎo)

2、體的完全抗磁性，使小磁鐵的磁力線無法穿透超導(dǎo)體，磁場發(fā)生畸變，便產(chǎn)生了一個向上的浮力。在較高的溫度時是導(dǎo)體或半導(dǎo)體，甚至是絕緣體，可是當(dāng)溫度降到某一特定值Tc時，它的直流電阻突然下降為零的這一現(xiàn)象。在線形量子力學(xué)中，由于電子等微觀粒子具有波粒二象性，當(dāng)兩塊金屬被一層厚度為幾十至幾百A的絕緣介質(zhì)隔開時，電子等都可穿越勢壘而運(yùn)動。加電壓后，可形成隧道電流，這種現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。 若把上述裝置中的兩塊金屬換成超導(dǎo)體后，當(dāng)其介質(zhì)層厚度減少到30A左右時，由超導(dǎo)電子對的長程相干效應(yīng)也會產(chǎn)生隧道效應(yīng)，稱為約瑟夫遜效應(yīng)超導(dǎo)體的應(yīng)用 超導(dǎo)體可以有非常大的用途，這也是各國科學(xué)家努力研究超導(dǎo)的重要原因。用超導(dǎo)體輸

3、送電能可以大大減少消耗，用高溫超導(dǎo)體材料加工的電纜，其載流能力是常用銅絲的1200倍；利用超導(dǎo)體可以形成強(qiáng)大的磁場，可以用來制造粒子加速器等，如用于磁懸浮列車，列車時速可達(dá)500千米；利用超導(dǎo)體對溫度非常敏感的性質(zhì)可以制造靈敏的溫度探測器。超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲能。由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場。而用常規(guī)導(dǎo)體做磁體，要產(chǎn)生這么大的磁場，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻水，投資巨大。超導(dǎo)磁體可用于制作交流超導(dǎo)發(fā) 電機(jī)、磁流體發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)輸電線路等。人們現(xiàn)在正不斷地尋找新的超導(dǎo)體，其主要方向就是尋找能

4、在較高溫度下存在的超導(dǎo)體材料，即“高溫超導(dǎo)體”(這里的高溫是相對而言的)。20世紀(jì)80年代末，世界上掀起了尋找高溫超導(dǎo)體的熱潮，1986年出現(xiàn)氧化物超導(dǎo)體，其臨界溫度超過了125K，在這個溫度區(qū)上，超導(dǎo)體可以用廉價而豐富的液氮來冷卻。此后，科學(xué)家們不懈努力，在高壓狀態(tài)下把臨界溫度提高到了164K(-109)。1998年中國科學(xué)家研制成功了第一根鉍系高溫超導(dǎo)輸電電纜。這一成功極大地推進(jìn)了中國高溫超導(dǎo)技術(shù)的實用化進(jìn)程。高溫超導(dǎo)材料的用途非常廣闊，大致可分為三類：大電流應(yīng)用（強(qiáng)電應(yīng)用）、電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用）和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用即前述的超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲能；電子學(xué)應(yīng)用包括超導(dǎo)計算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；抗磁性主要應(yīng)用于磁懸浮列車和熱核聚變反應(yīng)堆等。超導(dǎo)列車邁斯納效應(yīng)超導(dǎo)體的發(fā)展前景1、利用材料的超導(dǎo)電性可制作磁體，應(yīng)用于電機(jī)、高能粒子加速器、磁懸浮運(yùn)輸、受控?zé)岷朔磻?yīng)、儲能等；可制作電力電纜，用于大容量輸電（功率可達(dá)10000MVA）；可制作通信電纜和天線，其性能優(yōu)于常規(guī)材料。還可用在太陽能電池中，如便攜音箱鋰電池。2、利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承。3、利用約瑟夫森效應(yīng)可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發(fā)生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結(jié)作計算機(jī)的邏輯和存儲元件，其運(yùn)算速度比高性能集成電路的快1020倍，功耗只有