1、完全導(dǎo)電性
完全電導(dǎo)性又稱零電阻效應(yīng),指溫度降低至某一溫度以下,電阻突然消失的現(xiàn)象。
完全電導(dǎo)性適用于直流電,超導(dǎo)體在處于交變電流或交變磁場的情況下,會(huì)出現(xiàn)交流損耗,且頻率越高,損耗越大。交流損耗是超導(dǎo)體實(shí)際應(yīng)用中需要解決的一個(gè)重要問題,在宏觀上,交流損耗由超導(dǎo)材料內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電場與感生電流密度不同引起;在微觀上,交流損耗由量子化磁通線粘滯運(yùn)動(dòng)引起。交流損耗是表征超導(dǎo)材料性能的一個(gè)重要參數(shù),如果交流損耗能夠降低,則可以降低超導(dǎo)裝置的制冷費(fèi)用,提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。
2、完全抗磁性
完全抗磁性又稱邁斯納效應(yīng),“抗磁性”指在磁場強(qiáng)度低于臨界值的情況下,磁力線無法穿過超導(dǎo)體,超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零的現(xiàn)象,“完全”指降低溫度達(dá)到超導(dǎo)態(tài)、施加磁場兩項(xiàng)操作的順序可以顛倒。完全抗磁性的原因是,超導(dǎo)體表面能夠產(chǎn)生一個(gè)無損耗的抗磁超導(dǎo)電流,這一電流產(chǎn)生的磁場,抵消了超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場。
超導(dǎo)體電阻為零的特性為人們所熟知,但超導(dǎo)體并不等同于理想導(dǎo)體。從電磁理論出發(fā),可以推導(dǎo)出如下結(jié)論:若先將理想導(dǎo)體冷卻至低溫,再置于磁場中,理想導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零;但若先將理想導(dǎo)體置于磁場中,再冷卻至低溫,理想導(dǎo)體內(nèi)部磁場不為零。對(duì)于超導(dǎo)體而言,降低溫度達(dá)到超導(dǎo)態(tài)、施加磁場這兩種操作,無論其順序如何,超導(dǎo)體超導(dǎo)體內(nèi)部磁場始終為零,這是完全抗磁性的核心,也是超導(dǎo)體區(qū)別于理想導(dǎo)體的關(guān)鍵。
3、通量量子化
通量量子化又稱約瑟夫森效應(yīng),指當(dāng)兩層超導(dǎo)體之間的絕緣層薄至原子尺寸時(shí),電子對(duì)可以穿過絕緣層產(chǎn)生隧道電流的現(xiàn)象,即在超導(dǎo)體—絕緣體—超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生超導(dǎo)電流。
約瑟夫森效應(yīng)分為直流約瑟夫森效應(yīng)和交流約瑟夫森效應(yīng)。直流約瑟夫森效應(yīng)指電子對(duì)可以通過絕緣層形成超導(dǎo)電流。交流約瑟夫森效應(yīng)指當(dāng)外加直流電壓達(dá)到一定程度時(shí),除存在直流超導(dǎo)電流外,還存在交流電流,將超導(dǎo)體放在磁場中,磁場透入絕緣層,超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨外磁場大小作有規(guī)律的變化。
4、零電阻性
超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零,能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)的重大發(fā)明之一。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某物質(zhì)在溫度很低時(shí),如鉛在7.20K(-265.95攝氏度)以下,電阻就變成了零。
5、同位素效應(yīng)
超導(dǎo)體的臨界溫度Tc與其同位素質(zhì)量M有關(guān)。M越大,Tc越低,這稱為同位素效應(yīng)。例如,原子量為199.55的汞同位素,它的Tc是4.18開,而原子量為203.4的汞同位素,Tc為4.146開。
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超導(dǎo)體
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