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中学生物理小常识:超导电性简介

发布时间:2016-05-10 来源:新东方在线 发布人:tusya

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有些物质在某一温度下,会失去磁导率和电阻率。荷兰物理学家昂尼斯在做金属的剩余电阻率与物质的纯度有关的实验时,发现水银的电阻在4.2K附近时,突然消失。这种电阻突然消失的现象叫做零电阻现象。以后又发现其他许多金属也具有这种现象,把这种现象就叫做物质的超导电性。当物质呈现超导电性时,它会排斥所有的磁场。如磁棒落入具有超导电性的金属碟中时,它将被排斥而悬浮于碟面上。具有超导电性的物体叫做超导体,把电阻突然消失的温度称作临界温度,用TC表示,是随物质而不同的常数。

超导体在TC以上时和正常金属一样,具有一定的电阻,处于正常态;超导体在TC以下时,电阻消失,处于超导态。

超导体所处的状态除温度影响外,还和超导体周围的磁场以及其中所流的电流值有关。当温度T

实验发现,在不加磁场的情况下,给超导体通以一定电流,当电流值超过某一定数值IC(T)后,超导体的超导电性便被破坏,称IC(T)为超导体的临界电流。

根据对大量金属材料的实验,具有超导电性的元素还是相当多的。到目前为止,在常压下发现的超导元素共有28种,其临界温度和临界磁场都不相同。临界温度最高的超导元素是铌(Nb):9.2K;锝(C):7.71K;铅(Pb):7.2K。临界温度最低的是钨(W):0.016K。临界磁场和临界电流普遍不高。

在技术上有重要价值的超导材料都是合金或化合物。它们一般都有比纳元素高得多的临界温度,并具有特别高的临界磁场和临界电流。

目前具有实用价值的铌三锡Nb3Sn,C为18.1K,上临界磁场HC在4.2K下为24.5特斯拉。

近年来高温超导材料发展很迅速,C值已经比较稳定地进入了液氮温区。


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