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第5章 超导材料

在人们的一般观念中,金属是电的良导体,而陶瓷是电的绝缘体,电流可以通过金属传导,而不能通过陶瓷。其实,金属与陶瓷都是有电阻的材料,只不过金属的电阻率要比陶瓷的电阻率低得多。

金属具有电阻,一方面造福于人类,另一方面也给人类带来“麻烦”。正因为金属有电阻,所以当电流通过时会发热。人们利用金属的这一性质,开发出各种各样的家用电器,如电炉、电饭煲、电火锅、电褥被等,还可用电灯照明。但是,电流在输送过程中,金属的电阻也会使输电线发热,从而造成电力的极大浪费。

能不能减少金属的电阻呢?经过研究发现,金属的电阻受温度的影响。温度升高,金属的电阻会上升;温度下降,电阻会降低。但是,一般的金属导线,如电阻很小的铜线、铝线,即使温度降低到接近绝对零度(即-273℃)的极低温度下,铜的电阻仍然存在。因此,我们只能称金属是电的“良”导体。即使在这种情况下,人们还是幻想电流通过时没有损失。

一位荷兰的科学家卡麦林·昂尼斯领导的科学小组向世界报告了他们的惊人发现:在液氦温度(4.2K)条件下,汞的电阻完全消失了,处于环路中流动的电流,持续试验一年以上不见衰减而继续流动。超导现象就是这样被发现了。后来,人们把材料开始出现超导现象时的温度称为超导临界温度,并用Tc 来表示。

在发现超导现象后,昂尼斯立刻着手应用超导体来绕制强磁体。但遗憾的是,出乎他的意料,汞这种金属的超导状态即使通上不大的电流,在很弱的磁场下也会被破坏,所以这一发现没能与实际电磁性应用发生任何联系。然而,坚冰已经打破,超导现象的发现在科技界掀起了研究、探索的热潮。

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