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什麽是超導?

超導是指材料在低於壹定溫度時電阻變為零的現象,這個溫度稱為超導轉變溫度(Tc)。超導現象的特點是電阻為零,完全抗磁性。

1911年,荷蘭科學家昂尼斯發現,當溫度降到零下269度時,水銀的電阻竟然消失了!電阻的消失稱為零電阻。所謂“電阻消失”只是指電阻小於儀器最小可測電阻。有人可能會想:如果儀器的靈敏度進壹步提高,電阻還會測出來嗎?這個問題可以通過“持續電流”實驗來解決。零。如果回路沒有電阻,自然就不會有電能的損耗。壹旦電流在回路中被激發,就不需要任何電源給回路補充能量,電流就可以繼續存在。有人曾經把電流放在超導材料制成的環中保持兩年半不衰減。因此電阻率上限為10-23歐姆·厘米,不到最純銅剩余電阻率的十億分之壹。零電阻效應是超導態的兩個基本性質之壹。

由正常導體組成的回路具有電阻,電阻意味著電能的損失,即電能轉化為熱量。這樣,如果沒有電源不斷給回路補充能量,回路中的電能在極短的時間內(例如微秒)全部消耗,電流衰減為零。如果回路沒有電阻,自然就不會有電能的損耗。壹旦電流在回路中被激發,就不需要任何電源給回路補充能量,電流就可以繼續存在。有人曾經把電流放在超導材料制成的環中保持兩年半不衰減。因此電阻率上限為10-23歐姆·厘米,不到最純銅剩余電阻率的十億分之壹。零電阻效應是超導態的兩個基本性質之壹。

超導態的另壹個基本性質是抗磁性,也稱為邁斯納效應。即只要超導體在磁場中處於超導狀態,其內部產生的磁化強度就與外部磁場完全抵消,使內部磁感應強度為零。換句話說,磁力線完全被排除在超導體之外。

處於超導狀態的導體叫做超導體。超導體的DC電阻率在某壹低溫下突然消失,這種現象稱為零電阻效應。沒有導體的電阻,電流流過超導體時就不會產生熱損失,電流可以在沒有電阻的導體中形成強電流,從而產生超強磁場。

1933年,荷蘭的邁斯納和奧爾森菲爾德發現了超導體的另壹個極其重要的性質——當金屬處於超導狀態時,超導體內的磁感應強度為零,但體內原有的磁場被擠出。

對單晶錫球的實驗表明,當錫球過渡到超導態時,錫球周圍的磁場突然發生變化,磁力線似乎突然被排除在超導體之外。人們把這種現象稱為“梅斯納效應”,是沃爾特·梅斯納和羅伯特·奧克森菲爾德在1933年測量超導錫和鉛樣品外的磁場時發現的。

在磁場存在的情況下,樣品被冷卻到它們的超導相變溫度以下。低於相變溫度,樣品幾乎抵消了所有的內部磁場。

他們只是間接地發現了這種影響;因為超導體的磁通量守恒,當內部磁場減弱時,外部磁場增強。這個實驗首次證明了超導體不僅是理想導體,而且為超導態提供了壹個獨特的定義性質。

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