超导体是什么 超导体是什么?

作者&投稿:兴吴 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

超导体指在某一温度下,电阻为零的导体。在实验中,若导体电阻的测量值低于10-25Ω,可以认为电阻为零。超导体不仅具有零电阻的特性,另一个重要特征是完全抗磁性。

人类最初发现超导体是在1911年,这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)等人发现,汞在极低的温度下,其电阻消失,呈超导状态。此后超导体的研究日趋深入,一方面,多种具有实用潜力的超导材料被发现,另一方面,对超导机理的研究也有一定进展。


扩展资料

(1)根据解释理论:传统超导体(可以用BCS理论或其推论解释)和非传统超导体(不能用BCS理论解释)。

(2)根据临界温度:高温超导体和低温超导体。高温超导体通常指临界温度高于液氮温度(大于77K)的超导体,低温超导体通常指临界温度低于液氮温度(小于77K)的超导体。

(3)根据材料类型:元素超导体(如铅和水银)、合金超导体(如铌钛合金)、氧化物超导体(如钇钡铜氧化物)、有机超导体(如碳纳米管)。

参考资料来源:百度百科-超导体



超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零,有一些类型的金属(特别是钛、钒、铬、铁、镍),当将其置于特别低的温度下时,电流通过时的电阻就为零。在普通的导体中,大部分通过导体的电流由于电阻的原因变为热能,因而被“消耗”掉了。在超导体中,实际上没有阻力,这样,一旦接通电流,从理论上讲就永远不会中断。在一个用超导体制成的电磁体(一个线圈,电流从中通过时产生电磁场)所构成的电路中,从理论上讲只送入一次电流,就可以在电路内不停的流动,从而就能使电磁场持续不断。当然,实际上是存在损耗的,不可能实现这类“永动”,不能不去考虑必需的能源投入,以使超导体能保持其产生零电阻现象所需要的底温状态(即-269℃,比绝对零度高出4℃)。

然而,从80年代初开始,人们发现了新材料。这种新材料能够在越来越接近常温的条件下形成超导体。为在这些物质的基础上获得超导体,各国都正在进行各种研究。这种材料同传统材料的区别在于它不需要冷却系统。

超导现象是1911年由荷兰人海克·卡默林·翁内斯(1853-1926)发现的。几十年中,没有人能做出解释。在理论上让人信服的解释出现在半个世纪之后,即在1957年由物理学家约翰·巴丁(晶体管发明者之一)、利昂·库珀和约翰施里弗宣布的“BCS理论”。电流是一种在金属离子,亦即带有多出的正电荷的原子周围流动的自由电子,电阻的产生是因为离子阻碍了电子的流动,而阻碍的原因又是由于原子本身的热振动以及它们在空间位置的不确定所造成的。

在超导体中,电子一对一对结合构成了所谓的“库珀对”,它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。这些粒子抱成一团流动,不顾及金属离子的阻力,好像是液体一样在流动。这样,事实上就中和了任何潜在的阻力因素。

超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零,有一些类型的金属(特别是钛、钒、铬、铁、镍),当将其置于特别低的温度下时,电流通过时的电阻就为零。在普通的导体中,大部分通过导体的电流由于电阻的原因变为热能,因而被“消耗”掉了。在超导体中,实际上没有阻力,这样,一旦接通电流,从理论上讲就永远不会中断。在一个用超导体制成的电磁体(一个线圈,电流从中通过时产生电磁场)所构成的电路中,从理论上讲只送入一次电流,就可以在电路内不停的流动,从而就能使电磁场持续不断。当然,实际上是存在损耗的,不可能实现这类“永动”,不能不去考虑必需的能源投入,以使超导体能保持其产生零电阻现象所需要的底温状态(即-269℃,比绝对零度高出4℃)。

然而,从80年代初开始,人们发现了新材料。这种新材料能够在越来越接近常温的条件下形成超导体。为在这些物质的基础上获得超导体,各国都正在进行各种研究。

超导现象是1911年由荷兰人海克·卡默林·翁内斯(1853-1926)发现的。几十年中,没有人能做出解释。在理论上让人信服的解释出现在半个世纪之后,即在1957年由物理学家约翰·巴丁(晶体管发明者之一)、利昂·库珀和约翰施里弗宣布的“BCS理论”。电流是一种在金属离子,亦即带有多出的正电荷的原子周围流动的自由电子,电阻的产生是因为离子阻碍了电子的流动,而阻碍的原因又是由于原子本身的热振动以及它们在空间位置的不确定所造成的。

在超导体中,电子一对一对结合构成了所谓的“库珀对”,它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。这些粒子抱成一团流动,不顾及金属离子的阻力,好像是液体一样在流动。这样,事实上就中和了任何潜在的阻力因素。

电流在导体内流动时,由于导体本身分子的不规则热运动而产生损耗,使得导体的导电能力下降。

温度降低会减小电阻,但一般金属和合金不会因温度的继续降低而使电阻变为零。而某些合金的电阻则可随着温度的下降而不断地减小,当温度降到一定值(临界温度)以下时,它的电阻突然变为零,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。

超导体技术的应用前景极为广阔。目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段,我国在超导研究方面已处于世界先进水平。



什么是超导体、何时发现的



超导技术是什么?~

超导技术是研究物质在超导状态下的性质、功能以及超导材料、超导器件的研制、开发和应用的技术。某些物质在温度降低到一定值时电阻会完全消失,这种现象称为超导电性。具有超导电性的物质称为超导材料或超导体。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温超导材料和有机超导材料等。超导技术的开发和应用对国民经济、军事技术、科学实验与医疗卫生等具有重大价值。

超导电性是荷兰科学家H.K.昂尼斯1911年发现的,他在做低温实验时,意外发现汞线冷却到4.2K时电阻突然消失了。随后科学家们发现许多金属、合金和金属间化合物也具有这种特性。1933年,德国人W.迈斯纳发现超导体具有高抗磁性 ,使磁力线不能透入, 人们称之为迈斯纳效应。1957年美国人J.巴丁、L.N.库珀、J.R.施里弗共同提出超导微观理论(BCS理论)。1962年,英国人B.D.约瑟夫森从理论上预言超导电流能够穿过一层极薄的绝缘体进入另一超导体,形成隧道超导电流。这种约瑟夫森效应随后为实验所证实。1986年初,美国国际商用机器公司苏黎世研究所的K.A.马勒和J.G.贝诺斯发现,钡镧铜氧化合物在30K时呈现超导电性。这种陶瓷超导材料的发现,为超导技术的发展开辟了新的途径。

1986年以前发现的超导材料是良导体金属、合金和金属间化合物,其临界温度最高不过23.2K,而马勒和贝诺斯发现的超导材料却是氧化物,临界温度比低温超导体高得多,对超导研究具有划时代的意义,世界各国对此都十分重视。1987年中国成立了超导技术专家委员会和国家超导技术联合研究开发中心,统一领导全国的超导研究工作;同年7月美国总统提出《总统超导倡议》,要求政府采取必要措施支持高温超导研究;日本政府和民间企业、大学制订了共同开发超导材料的计划。各国超导科学家以陶瓷材料为对象寻找高临界温度的超导材料,形成了一股世界性的超导研究热,钇钡铜氧化合物、 铋锶钙铜氧化合物、 铊钡钙铜氧化合物等高温超导材料不断涌现。自1986年以来,中国在高温超导技术攻关中取得了一系列重大成就,在某些领域达到了国际领先水平。

超导材料的另一个特性是具有约瑟夫森效应或超导隧道效应,即在两块超导体之间置一绝缘层(厚度约10埃),这时的绝缘层会成为一个“弱”超导体,电流可在其中通过。

判断超导材料性能的指标是临界温度(TC)、 临界磁场(HC) 和临界电流(IC)。临界温度是指物质从有电阻变为无电阻的温度;临界磁场是指在一定的温度和无电流存在的情况下,超导体超导电性消失时的磁场阈值;临界电流是指能使超导体由超导态转变为正常态的电流密度值。TC、HC和IC数值越大,超导体的性能越好。

超导技术是一项具有重要应用价值和巨大开发前景的高技术,它在军事上的潜在应用可分为强磁和弱磁两大类。

超导强磁技术主要是利用超导材料能够产生很高的稳态强磁场,据此将可制成超导储能装置、超导电机和电磁推进装置。①超导储能装置。这种储能装置将可长时期储存大量的能量,然后根据需要加以释放。大型超导储能系统(储能10�焦耳)将可作为陆基自由电子激光器或天基定向能武器的功率源。②超导电机。这种电机的体积和质量将比常规电机显著缩小,功率成倍增长,效率大大提高,可为武器装备提供动力。③电磁推进装置。用超导强磁材料制造的电磁推进装置,把电能直接转变为动力,将能以很高的速度推进大质量的物体,在军事上用作舰艇的动力装置,可消除传动噪声,提高隐蔽性;也可用作电磁炮的动力装置。

超导弱磁技术的理论基础是约瑟夫森效应。利用这种效应制成的超导电子器件,将具有功耗低、噪声小、灵敏度高、反应速度快等特点,可进行高精度、弱信号的电磁测量,也可用作超高速电子计算机元器件等。主要的超导电子器件有:①超导弱磁探测器件。超导量子干涉仪、电磁传感器和磁强计等,对磁场和电磁辐射的灵敏度比常规器件高得多,可用于军事侦察。②超导计算机。采用约瑟夫森器件的超导计算机,运算速度将比普通计算机快几十倍,功耗减少到千分之一以下,散热性能很好。③超导高频探测器。如超导红外探测器、参量放大器、混频器、功率放大器等,将使空间监视、通信、导航、气象和武器系统的性能远远超过利用常规器件时的性能。

电流在导体内流动时,由于导体本身分子的不规则热运动而产生损耗,使得导体的导电能力下降。
温度降低会减小电阻,但一般金属和合金不会因温度的继续降低而使电阻变为零。而某些合金的电阻则可随着温度的下降而不断地减小,当温度降到一定值(临界温度)以下时,它的电阻突然变为零,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。
超导体技术的应用前景极为广阔。目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段,我国在超导研究方面已处于世界先进水平。

什么是导体?什么是绝缘体?什么是等离子体?
答:判断物质是否能导电,其实就是看物质中是否存在可自由移动的电荷(电子或离子)。1、金属。金属原子外层电子受原子核的吸引力比较小,存在电势差的时候,电子能定向移动,所以是导体。金、银、铜、铁等所有金属以及合金都属此类。2、某些共价分子,其原子形成的共价键不饱和,还存在剩余的电子可以在较大的...

我们常将那些什么的物体称为导体
答:四、导体与绝缘体的区别:绝缘体的电导率非常低,几乎不会传导电流。这是因为绝缘体中的电子无法自由运动,不能形成电流。绝缘体的电阻率很高,使得电流在其内部的传输损失非常大。绝缘体中存在着较大的禁带宽度,不易激发电子跃迁,从而使得电导性很差。导体是能够轻易传导电流的物体,具有高电导率和低...

导体的定义是什么?
答:导体具体有:第一种:电子导体,如金属、石墨等等;第二种:离子导体,如电解质的溶液,熔融电解质等等(酸、盐、碱等溶液都是)第三种:电离的气体,也被称之为气体导体。导体可以说有很多,其中包括了一些金属,比如银、铁、铜、铝等,基本上大部分金属都属于导体,而且金属的原子最外层的价电子也...

导体怎么读音是什么
答:导体拼音:[dǎo tǐ]导体释义:能传输电、热或声等的物质或物体。详细释义:导体(conductor)是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下,载流子作定向运动,形成明显的电流。金属是最常见的一类导体。金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核...

导体是什么意思
答:导体就是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子,在外电场作用下,载流子作定向运动,形成明显的电流。金属是最常见的一类导体,金属原子最外层的价电子,很容易挣脱原子核的束缚,而成为自由电子,留下的正离子(原子实)形成规则的点阵。金属中自由电子的浓度...

导体的意思导体的意思是什么
答:导体的词语解释是:导体dǎotǐ。(1)能传输电、热或声等的物质或物体。导体的词语解释是:导体dǎotǐ。(1)能传输电、热或声等的物质或物体。词性是:名词。拼音是:dǎotǐ。注音是:ㄉㄠˇㄊ一ˇ。结构是:导(上下结构)体(左右结构)。导体的具体解释是什么呢,我们通过以下几个方面为您介绍:...

导体是什么意思
答:导体是指能够传输电流、热量或声波等物理量的物质或物体。具体来说,导体内部含有大量的自由电荷,这使得它们能够轻易地传导电流。除了导电性,导体还通常具有良好的导热性。在自然界中,大多数金属都是典型的导体。关于“导”字的意思,它可以指引导、带领,例如领导、引导、向导(引路的人)、倡导、推导...

导体和绝缘体有哪些 什么是导体和绝缘体
答:导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。常见的导体有:金属、人体、大地、石墨、酸、碱、盐水溶液等。不善于传导电流的物质称为绝缘体,绝缘体又称为电介质。常见的绝缘体有:陶瓷、橡胶、干木头、塑料制品、空气、纯净的水、玻璃等。导体主要用来做电缆,因为半导体单向导电的特性,主要是制成有特殊...

什么是绝缘体和导体?
答:绝缘体是指有极少极少的可以自由移动的电荷的物质,例如金属,大地等;导体是指很多可以自由移动的电荷的物质,例如塑料,橡胶等。电压加在物体两端要有可自由移动的电荷才可以形成电流的。

导体是什么意思?
答:导体是指那些能够传导电荷的物质。根据金属元素的电子结构,它们的最外层电子处于自由状态,可以在外部电场的作用下自由运动,从而传递电荷。电子在导体内的自由运动也使其能够传递热,因此导体一般也是较好的热传导材料。在现代科技中,导体的运用十分广泛,尤其是在电子电路和电力传输中,导体是不可或缺的...