超导体的电磁特性讲义.ppt

* 1911卡末林-昂内斯发现水银在4.2K时电阻消失。 电阻为零的现象称为超导电性，出现超导电现象的温度称为转变温度或临界温度，常用TC表示。 §超导体的电磁特性 1. 零电阻性 电阻为零的导体是理想导体，? =0， , 根据 E=?j0 得 E=0 理想导体内部电场也为零。 超导体内部不可能存在随时间变化的磁场。 ∴B = 恒矢量 1911年翁纳斯(K. Onnes，荷兰)首次发现： 电阻 ( W ) 0 T (K) 4.2 4.3 Hg 后来相继发现 28 种元素、5000多种合金和化合物以及在高压下15种元素都有超导电性。 液氦(TC=4.2K,临界温度)中的固态Hg样品的电阻突然趋于零（1913年诺贝尔物理奖） 一些超导材料的临界温度 物质 Tc(K) 发现年代 汞(Hg) 4.2 1911 铅(Pb) 7.2 1913 铌(Nb) 9.2 1930 钒三硅 17.1 1953 铌铝锗 20.5 1967 铌三锗 23.2 1973 YBa2Cu3O7　　~90 　 1987 高温超导 超导环实验： 将磁场中的铅环冷却 TC=7.2K 以下，撤去磁场，环中产生感应电流。 2.5年内未发现电流有衰减！ 超导铅环 温度不变，逐渐增大磁场达到某特定值时超导态转变为正常态，此特定值称临界磁场BC 2. 临界磁场 超导态不仅要求温度低于TC，且要求磁场小于BC ，而正常态只要满足T TC和B BC两个条件之一即可。 临界电流IC 当超导体内电流IIC时，超导态将转变为正常态。 完全抗磁性（Meissner 效应，1933） 超导体内部的磁场总为零，磁通总是被排出超导体外。 磁场B并非在超导体表面突降为零,而是渗入表面一薄层后变为零。透入深度 ? 10-5 cm。 厚度 10-5 cm的超导薄膜，不可能有迈斯纳效应。 3. 迈斯纳效应 完全抗磁性实验： 将条形磁铁放在超导铅碗（浸在液氦中的铅碗）中。因超导铅碗的抗磁性对磁铁产生的斥力，磁铁悬浮在碗的上方。 一块磁铁悬浮在已进入超导态的超导材料上 超导态的临界参量： 临界温度 Tc 临界磁场 Bc 临界电流密度 Jc 任一临界参量超过阈值 ? 超导态变成正常态 理想导体：零电阻性，无“完全抗磁性” 超导体：零电阻性 + 完全抗磁性 *