什么是超导体？

什么叫超导体？

电流在导体内流动时，由于导体本身电阻存在，将在导体内产生损耗而引起发热，从而限制了导电能力。 降低会减小电阻，但一般金属不会因温度的降低而使电阻变为零。而某些金属则不然，它的电阻将随着温度的下降而不断地减少，当温度降到一定值（称临界温度）以下时，它的电阻会突然变为零。 我们把这种现象称为超导现象，具有超导现象的导体称为超导体。 如果采用超导体制作电机的电枢和磁场绕组，可使电机的效率提高到99%以上，在同体积同重量的情况下，超导体电机的容量可提高十倍。 超导体技术是一门新技术，目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段。 超导体，顾名思义，当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻突然减...全部

  电流在导体内流动时，由于导体本身电阻存在，将在导体内产生损耗而引起发热，从而限制了导电能力。 降低会减小电阻，但一般金属不会因温度的降低而使电阻变为零。而某些金属则不然，它的电阻将随着温度的下降而不断地减少，当温度降到一定值（称临界温度）以下时，它的电阻会突然变为零。
  我们把这种现象称为超导现象，具有超导现象的导体称为超导体。 如果采用超导体制作电机的电枢和磁场绕组，可使电机的效率提高到99%以上，在同体积同重量的情况下，超导体电机的容量可提高十倍。 超导体技术是一门新技术，目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段。
   超导体，顾名思义，当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻突然减小到零。这种现象叫“超导现象”。处于这种状态的物体叫做“超导体”。 　　1911年的某一天，荷兰莱根大学的昂尼斯教授正在专心致志地研究汞在低温下的导电性能。
  当温度降到零下40℃时，液体汞凝固成一条水银线。温度继续降低，但电阻不象预计时慢慢减小，而是在零下269。03℃时，即热力学温度4。12K时，电阻突然消失了。这意味着，如果用这种材料来作输电线，那么在输电过程中将不会有任何的能量损耗。
  在22年后，德国的物理学家迈斯纳和奥森费尔德又发现了超导体的另一个基本特性——完全抗磁性。将一个超导体管置于一个小磁场中，实验测定表明，超导体内部的磁场强度为零。即“不允许”外磁场穿过超导材料的完全抗磁性。
   　　可惜的是在当时的年代中，虽然已有科学家作出预言，超导体将在未来的领域中发挥极其重要的作用。但是在发现超导体后的60多年中，却几乎都没有应用到实际生活中。其中一个原因是由于电没有广泛使用。
  更重要的原因是临界温度太低了，最高也有23。2K。临界温度（TC）是临界超导温度的简称，只有在这一温度下物体才会显现出超导体的性质。以利用超导材料后输电电缆为例，必须将超导电缆封闭在对热和电都具有良好绝缘性的冷却套管里，向管中充人冷却介质，如液氦等；冷却介质需要通过冷却泵站进行循环作用，这样才能保证整条输电线路在超导体状态下运行。
  但是在1973年前所发现的超导体中的最高TC也只有23。2K，比液氮温度还低，所以需要使用液氨来冷却，但成本却是高得惊人，只能是得不偿失。 　　为了排除这一困难，就必须尽快地研制出具有较高临界温度的超导材料。
   　　l986年，设在美国IBM公司的一个研究机构的科学家缪勒和贝德诺研制成功了一种钡、斓、铜系金属氧化物的超导体，实验测定某超导临界温度35K，将临界温度提高了近12度。这一消息被评为当年的世界十大科学新闻之一，震惊了整个世界。
  这两位科学家也由此成果获得了当年的诺贝尔奖。中国在这一方面的成就是举世瞩目的。在1986年12月，中国科学院赵忠贤研究组获得了临界温度为48。6K的锶、铜、铜氧化物。1987年3月，中国科学院公布了临界温度为93K的8种钡、钇、铜氧化物系列；1988年中国科学院又发现了临界温度高达120K的钛、钨、铜氧化物。
   　　为什么超导材料在临界温度下具有零电阻呢？经典理论对超导现象产生的原因无法解释，为了从微观上对这一现象解释，1957年由巴丁、库浪和施里弗建立了完整的超导微观理论（BCS理论）。 　　BCS理论大致是这样：常温下金属晶体的大量自由电子后无序运动在一定的电压作用下，自由电子定向运动形成电流，自由电子在运动中受到阻碍形成电流，随着温度下降，金属阳离子的吸引，两个电子“手挽手”地结合成了“电子对”，温度越低，电子对也就越多，两电子结合得也就越牢，不同的电子对之间的相互作用也就越弱。
  在电压的作用下，这些电子对有秩序地按一定方向畅通无阻地流动起来，表现为零电阻。当温度升至临界温度以上时，电子对因受热运动而遭破坏，超导性即消失。由于超导体在临界温度下表现为零电阻，当置于外磁场中，会产生感应电流，感应电流又形成了与外磁场方向反大小相等的感应磁场，两者相互抵消，因此超导体又表现出了完全抗磁的性质。
   　　超导体的应用已在多个方面，我们知道，在大的电磁铁或电机中，通过线圈的电流很强，为了避免产生过多的热量，线圈就必须用较粗的导线或采取冷却措施。如果用超导体做线圈，就可以避免这些缺点。 　　超导电缆的研究和应用也很有大发展，超导体电缆埋在地上，损耗小有利于节约能量，保护环境和节约用电。
   　　用超导线图制成的电磁铁能产生强大的磁场，对于核聚变时约束等离子附和粒子加速度器实验装置都有很大用处。 　　在交通方面，仅以磁悬浮列车为例，便可说明超导材料的特殊价值。早在1960年，美国就首先提出了超导磁悬浮列车的设想，此后，英、德、日、瑞典等国也提出了设想。
  并于近一二十年研制和开发。日前，日本和德国的磁悬列车已投入了运行，时速高达500km，是现在我国普通火车的5倍，乘坐这种列车从上海到北京仅需3小时。为什么磁悬浮列车会悬浮起来呢？因为，在每节车厢的底部都安装了超导线圈，利用其零电阻的特性，线圈中通以电流，产生强大的感应磁场，在列车行进的路面上有许多闭合矩形组成的铝轨。
  列车开动后，超导磁体相对于铝环运动，相当于铝环在不停地切割磁力线，因而铝环中感应出一股强大电流，并形成了与超导磁体磁场方向相反的强磁场，两个磁场相互排斥，使列车受到铝轨的托力。当车速高于150Km/h时，这种托力即可使列车“举起”且车速越快，托力越大。
  若列车在抽成真空的隧道中运行，由于没了空气的阻力，这种列车还可进一步提速。飞机场要建在人口密度较小的地方，因此这种列车将会在不少场合取代飞机现在的用途。 　　超导材料因为其需在温度低的情况下才可发挥其本领。
  我们当务之急是找出一种可以在常温下具有超导性质的材料。 。收起