超導體的基本物理特性
1、完全導電性
完全電導性又稱零電阻效應,指溫度降低至某一溫度以下,電阻突然消失的現象。
完全電導性適用于直流電,超導體在處于交變電流或交變磁場的情況下,會出現交流損耗,且頻率越高,損耗越大。交流損耗是超導體實際應用中需要解決的一個重要問題,在宏觀上,交流損耗由超導材料內部產生的感應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動引起。交流損耗是表征超導材料性能的一個重要參數,如果交流損耗能夠降低,則可以降低超導裝置的制冷費用,提高運行的穩定性。
2、完全抗磁性
完全抗磁性又稱邁斯納效應,“抗磁性”指在磁場強度低于臨界值的情況下,磁力線無法穿過超導體,超導體內部磁場為零的現象,“完全”指降低溫度達到超導態、施加磁場兩項操作的順序可以顛倒。完全抗磁性的原因是,超導體表面能夠產生一個無損耗的抗磁超導電流,這一電流產生的磁場,抵消了超導體內部的磁場。
超導體電阻為零的特性為人們所熟知,但超導體并不等同于理想導體。從電磁理論出發,可以推導出如下結論:若先將理想導體冷卻至低溫,再置于磁場中,理想導體內部磁場為零;但若先將理想導體置于磁場中,再冷卻至低溫,理想導體內部磁場不為零。對于超導體而言,降低溫度達到超導態、施加磁場這兩種操作,無論其順序如何,超導體超導體內部磁場始終為零,這是完全抗磁性的核心,也是超導體區別于理想導體的關鍵。
3、通量量子化
通量量子化又稱約瑟夫森效應,指當兩層超導體之間的絕緣層薄至原子尺寸時,電子對可以穿過絕緣層產生隧道電流的現象,即在超導體—絕緣體—超導體結構可以產生超導電流。
約瑟夫森效應分為直流約瑟夫森效應和交流約瑟夫森效應。直流約瑟夫森效應指電子對可以通過絕緣層形成超導電流。交流約瑟夫森效應指當外加直流電壓達到一定程度時,除存在直流超導電流外,還存在交流電流,將超導體放在磁場中,磁場透入絕緣層,超導結的最大超導電流隨外磁場大小作有規律的變化。
4、零電阻性
超導材料處于超導態時電阻為零,能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導環中引發感生電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續電流”已多次在實驗中觀察到。超導現象是20世紀的重大發明之一。科學家發現某物質在溫度很低時,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
超導體的臨界溫度Tc與其同位素質量M有關。M越大,Tc越低,這稱為同位素效應。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。
-
超導體
+關注
關注
0文章
77瀏覽量
10534
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論