登陆注册
3405900000008

第8章 超导电性及超导材料

为什么低温下的超导态汞会在弱磁场中失去超导能力呢?从1911年到1932年,尽管发现的超导体的数目在不断增加,但人们还是没有解决这一问题,一直认为温度对超导有影响,而磁场对超导体和理想导体的作用一样,磁力线可以穿过超导体。

直到1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家在测定金属锡和铅在磁场中冷却到超导温度下的内外磁通量分布时,发现了与传统观念不一样的奇怪现象:超导体中的磁感应强度变为零。这就是说,磁力线不能通过超导体,在超导体中,磁力线全部被“赶”出来了。

超导体的这种性质叫做超导体的“完全抗磁性”。

超导体的完全抗磁性的现象也被称之为迈斯纳效应。

迈斯纳效应表明了,不仅是外加磁场不能进入超导体的内部,而且原来处在外磁场中的正常态导体,当温度降低使它变为超导体时,也会把超导体内的磁场完全排除出去。超导体的完全抗磁性为磁浮现象提供了原动力。这样,超导体的超导电性除了电阻为零的特征外,另一个特征就是完全的抗磁性。这也是衡量一种材料是否是超导体的判据。

迈斯纳和奥克森菲尔德关于磁场对超导体影响的研究,启发了人们,后来又发现,当外磁场超过某一临界值时,材料的超导性会被破坏。原来超导金属和合金在低温时的超导性,除了极低温度外,只有对于一定磁场强度范围内的磁场来说才是合适的。一旦外加磁场强度超过一定限度,超导体就变为普通的导体了。

我们都知道,一根导线当有电流通过时,导线的周围会产生磁场。当超导体的电流密度达到一定值后,它在超导体的周围产生的磁场强度就有可能超过它的临界磁场,从而破坏超导体的超导状态。这就很好地解释了昂尼斯用汞金属超导体来制作强磁体失败的原因。

由于电流与磁场的“亲密”关系,超导体能承担的电流密度也是有限的,也就是说,超导体容许通过的电流密度也有一个临界值Jc,超过这个临界值,它的超导电性便会被破坏。所以说,超导体有三个性能指标。其一是超导转变温度Tc。当超导体低于某一温度Tc 时,便出现完全导电和迈斯纳效应等基本特性。超导材料转变温度愈高愈好,越有利于应用。临界磁场Hc 是超导体第二个指标。当T <Tc,将超导体放入磁场中,当磁场高于Hc 时,磁力线穿入超导体,超导体被破坏,而成为正常态。Hc 和温度的关系是随温度降低,Hc 将增加。临界电流密度Jc 是第三个指标。

超导材料按磁化特性可以分为两类,即第一类超导体和第二类超导体。第一类超导体在超导态内能完全排除外磁场,且临界磁场Hc 只有一个值。除钒、铌、钌外,所有的元素超导体都是第一类超导体。第二类超导体的主要特征是具有两个临界磁场,即下临界磁场Hc1和上临界磁场Hc2。当磁场H 低于Hc1时,超导体处于零电阻和完全抗磁性的超导态,即与第一类超导体一样。当磁场H 加大至Hc1,并从Hc1逐步增强,磁场部分地进入超导体内,并随着磁场的增加,透入深度增大,直到H=Hc2,磁场完全透入超导体内,使其恢复到具有正常电阻的常导态。超导体在Hc1<H <Hc2之间的状态称为混合态。此时,超导体仍具有零电阻,但不具有完全抗磁性。钒、铌、钌及大多数合金和化合物超导体都属于第二类超导体。由于第二类超导体的临界温度、临界磁场和临界电流都比第一类超导体高,因此,在技术应用上更为重要。

同类推荐
  • 外星秘密百科(奥秘世界百科)

    外星秘密百科(奥秘世界百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 历史考证百科(科学探索百科)

    历史考证百科(科学探索百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的科学难解之谜,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂。目的是使读者在兴味盎然地领略科学难解之谜现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识;能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 必知的科技之最(青少年科技爱好培养)

    必知的科技之最(青少年科技爱好培养)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 趣味生活小史

    趣味生活小史

    粉色一向是女性的颜色?白婚纱才是王道?厨房从来是女性的领地? Sorry,you are wrong!绅士不付裁缝账,蒙特祖玛二世的诅咒,魔鬼用甜蜜的睡眠引诱僧侣,行到水穷处,坐看云起时,有意思的又岂止这些呢?衣、食、住、行,平常又不普通,有史以来缓慢发展变化,其间又趣味横生,作者选择其代表角度,做了有趣的博物考察和普及介绍,描绘了极具趣味的生活史。
  • 蔚蓝旖旎的海洋(新编科技大博览·B卷)

    蔚蓝旖旎的海洋(新编科技大博览·B卷)

    现代社会的飞速发展很大程度上得益于科技的进步,“科技是第一生产力”已日益成为人们的共识。但是,由于现代科学的分工越来越细,众多的学科令人目不暇接。对于处于学习阶段的广大青少年而言,难免有“乱花渐欲迷人眼”的困扰。有鉴于此,我们组织了数十名在高等院校、教育科研机构工作、有着丰富的青少年教育的专家学者,编选了这套《新编科技大博览》。
热门推荐
  • Pride and Prejudice

    Pride and Prejudice

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 优雅女性的自我提升课

    优雅女性的自我提升课

    “她力量”正在逐渐崛起,终有一天,“她”会改变世界。或许,你也会成为其中的一员。“她力量系列”就是这样一套女性自修、励志图书,书名分别为《财智女性的人生经营课》《魅力女性的气质修炼课》《优雅女性的自我提升课》。本书中,为我们呈现了16位令人羡慕的优雅女性,包括绽放在央视舞台的主持人董卿、中国“网坛一姐”李娜、像花儿一样幸福的“国民娘娘”孙俪、“最贤的妻,最才的女”杨绛先生等。
  • 享受一分钟的感动

    享受一分钟的感动

    本书截取了生活的精彩文章,其中亲情、友情、爱情故事以及励志等文章,能够使你享受生活快乐,体验人生意义的同时,让你树立信心,帮你克服人生路上的各种绊脚石。
  • 心灵小语(少男少女文摘修订)

    心灵小语(少男少女文摘修订)

    《少男少女文摘丛书》汇集的是近年来写得最优美真切、生动感人的少男少女作品。这里有少男少女们初涉爱河的惊喜、迷惘、痛苦和走出“误区”挽手无怨的历程,有对五彩纷呈的世界特殊的感受和选择,有在升学压力之下压弯了腰的哀怨和对父辈们关于人生关于命运关于社会的认从与反叛。
  • 德行

    德行

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 许你来生再爱

    许你来生再爱

    意外的相遇让俩人结识,相伴。说好了的此生不离,说了好的,毕业就结婚。可后来的他们还是被现实拆散,分离.....“陌荒年,你是我此生可遇不可求”“乔淼淼,如果有来生我在娶你好不好?”
  • 春火

    春火

    离离原上草,一岁一枯荣。野火烧不尽,春风吹又生.......
  • 用暴力打造的王座:血腥神主

    用暴力打造的王座:血腥神主

    我若逆天,必将以血腥铺路,铸就无上王座,是为血腥神主!
  • 善恶难断

    善恶难断

    他们信奉以暴制暴,却各有珍视的东西要守护。他们人前残暴冷血,却都藏有柔软的心事。善念能守护的东西,恶念又为何不能呢?
  • 开启青少年智慧的趣味百科(青少年健康成长大课堂)

    开启青少年智慧的趣味百科(青少年健康成长大课堂)

    一滴水可以折射阳光的光辉,一本好书可以滋润美好的心灵。知识是智慧和能力的基础。知识能够守护生命,是保护自己的盔甲。成长是一种历程,我们从无知到有知,从天真到深沉,我们用生命书写着成长的哲学,正是这些哲学的智慧丰富了我们的人生;本书为青少年朋友精心挑选了具有趣味性的百科知识,希望让读了这本的书青少年朋友都充满智慧,快来读读吧!