ALevel物理知識點(diǎn)—超導(dǎo)材料

 

　　超導(dǎo)體（英文名：superconductor），又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。在實(shí)驗(yàn)中，若導(dǎo)體電阻的測量值低于10-25Ω，可以認(rèn)為電阻為零。今天A加未來小編就帶大家一起來詳細(xì)了解一下在ALevel物理知識點(diǎn)中有關(guān)超導(dǎo)材料的相關(guān)情況一起來了解一下吧！

　　超導(dǎo)最早來自于荷蘭物理學(xué)家H.K.Onnes，1911年他在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)水銀冷卻到4.15K時(shí)，他的電阻率突然下降到一個很低的狀態(tài)，于是Onnes稱這是一種超導(dǎo)狀態(tài)，而超導(dǎo)體指的是電阻為零的材料，在隨后的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了其他的超導(dǎo)材料，包括室溫下作為電絕緣體的材料，弄清超導(dǎo)，我們看一下它的幾個特征。

　　1、超導(dǎo)是如何工作的

　　在臨界溫度下，自由電子結(jié)合形成庫珀對，庫珀對相對于單個電子更穩(wěn)定。

　　一個經(jīng)過的電子會吸引超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的晶格，將帶正電的原子核拉向內(nèi)部，并在其路徑上產(chǎn)生一個正電的波紋，另一個電子背帶正電荷的區(qū)域吸引，超導(dǎo)由此形成。

　　2、超導(dǎo)材料

　　超導(dǎo)體有兩種類型，I和II，大多數(shù)I型超導(dǎo)體是金屬，大多數(shù)II型超導(dǎo)體是無機(jī)，陶瓷固體。

　　II型超導(dǎo)材料的臨界溫度約為120K，因此也被稱為高溫超導(dǎo)體。

　　3、超導(dǎo)的應(yīng)用

　　超導(dǎo)線圈可以構(gòu)成電磁鐵，這類超導(dǎo)磁鐵被廣泛用于磁共振成像(MRI)，質(zhì)譜儀(Mass spectrometer)和粒子加速儀(Particle accelerator)。

　　低溫環(huán)境下(123K)由于超導(dǎo)允許大電流通過并且不損失任何能量，因此會生成穩(wěn)定的磁場，這對于人類來說非常有用，因?yàn)橹恍枰娏砭S持低溫，所以這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)等。

　　當(dāng)然這也會帶來不小的麻煩，保持低溫就意味著需要液氮或液氦，這些都容易泄漏，增加了使用的成本；另外，超導(dǎo)性如若不穩(wěn)定會突然喪失，同時(shí)產(chǎn)生取代空氣的惰性氣體，從而導(dǎo)致缺氧死亡。

　　但是現(xiàn)階段人們還是在不遺余力的在開發(fā)和使用超導(dǎo)材料，因?yàn)楹涂赡艹霈F(xiàn)的問題相比，超導(dǎo)能夠帶來的優(yōu)勢太明顯了，也因此超導(dǎo)會繼續(xù)服務(wù)于更多工業(yè)環(huán)境。

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