为什么说超导体不是完全导体?
导体这个名字对我们来说并不陌生。当我们每天打开收音机和电视机时,导体就会大显身手,把电信号转变为动听的音乐和绚丽的图像。导体之所以有很好的导电性能,这是由它们的内部结构决定的。但是,不管什么导体,在电流通过的道路上总会对电流产生一些阻力。 当一个很强的电流通过导线时,导线会发热,这正是这种阻力,即导线中的电阻引起的。正因为有电阻存在,电流的能量不得不分出一部分消耗在电阻上,从而使有用的电能白白浪费掉了。
电流是怎样在导体中流动的?是否存在没有电阻的完全导体?这是人们很感兴趣的两个问题。
原来,电流的流动是由导体中一种特殊力——电场力引起的。当电流遇到电阻,流速减缓下来时,电场力就助...全部
导体这个名字对我们来说并不陌生。当我们每天打开收音机和电视机时,导体就会大显身手,把电信号转变为动听的音乐和绚丽的图像。导体之所以有很好的导电性能,这是由它们的内部结构决定的。但是,不管什么导体,在电流通过的道路上总会对电流产生一些阻力。
当一个很强的电流通过导线时,导线会发热,这正是这种阻力,即导线中的电阻引起的。正因为有电阻存在,电流的能量不得不分出一部分消耗在电阻上,从而使有用的电能白白浪费掉了。
电流是怎样在导体中流动的?是否存在没有电阻的完全导体?这是人们很感兴趣的两个问题。
原来,电流的流动是由导体中一种特殊力——电场力引起的。当电流遇到电阻,流速减缓下来时,电场力就助上“一臂之力”,让电流冲破阻力在导线中流动不息。产生这种电场力的源头就是电源。如果导线中没有电阻,电流的流动就不再需要电场力推动而能永远流动下去,这样的导体就是完全导体。
在完全导体中,电场力不仅没有“用武之地”,而且根本没有“容身之处”。因为完全导体中已经没有电阻,电荷一旦受力,就会越流越快,最后使导体中电流变得越来越大,以至不可收拾,这种情况在现实中是不可能出现的。
因此,在完全导体中根本不存在电场力。科学家已经证明,这种电场力还出自随时间变化的磁场。既然完全导体内部没有电场,那么完全导体中也不可能存在随时间改变的磁场。
1911年,在卡末林•昂尼斯教授领导下的荷兰莱登实验室里,一项重大的发现使研究人员大为惊讶,原来他们发现在温度4。
2K(约-269℃)附近,水银的电阻突然消失了。后来又发现在3。8K(约为-270℃)时,锡的电阻也不复存在了。当时,他们就把这种特殊的导电状态称为超导态。在很低的温度下呈现超导态的导体就是超导体。
超导体是不是完全导体呢?
从电阻为零这个特点看,超导体与完全导体没有什么区别。然而,科学家们通过实验揭示出超导体有一种很特别的个性,这种个性称为完全抗磁性,它是完全导体所没有的。
用一块磁性很强的磁棒靠近导体时,导体往往会被磁棒吸引过去,这是因为导体受磁棒影响也有了磁性,这叫磁化。
然而把磁棒靠近超导体时,磁棒却会受到很大的阻力。如果超导体放在桌面上,磁棒从上面靠近超导体时,磁棒受到的阻力大到可以与磁棒重力相平衡,以至于磁棒被悬浮在超导体上面,这就是磁悬浮现象。产生这个现象的原因就在于超导体不会被磁化,它有着很强的抗磁性。
在完全导体中,磁场一经产生,就再也不会增加或丧失,但是在超导体中,根本不会出现任何磁场。即使原来导体中有磁场存在,一旦变为超导体以后,磁场就统统被推斥到超导体之外,如果在超导体外面加上一个磁场,那么这个磁场根本无法进入超导体内。
因此,从抗磁性上看,超导体不是完全导体,它是在极低温下导体存在的一种新的状态。
正是利用了超导体的抗磁性效应,现在人们已经制成了磁悬浮列车。列车悬浮在钢轨上行进,没有通常列车的车轮与钢轨之间的摩擦阻力,其速度就可以大大加快了。收起