郭硕鸿《电动力学（第三版）》电子教案-chapter3-5.pptVIP

* 理想导体欧姆定律如何写？ * 理想导电流体，等离子体理想MHD近似. 书上P123 * 注意：球中始终保持一根磁力线. * 超导性是一种量子现象.当物体处于超导态时,一部分电子凝聚于一个量子态中,不受晶格散射,没有电阻效应.另一部分电子仍属正常电子. 用二流体模型唯象地描述这种情况.设超导电子密度为ns,正常电子密度为nn,则超导体内的传导电子密度 [[超导现象的二流体唯象理论 同位素效应：同位素的超导体的临界温度不同，与质量1/2次幂成反比. 表明超导现象与电子之间的相互作用无关. 电子同晶格相互作用导致电子之间产生间接的吸引力，从而结合成对，形成“束缚态”，称为库珀对，具有一定结合能，约为10－8到10 －4 eV. ]] * 相应地,超导体内的电流密度 正常电流满足欧姆定律(3) 超导电流的电子运动服从牛顿运动定律,电场力的作用使电子加速.设v为超导电子速度,则有(4) 超导电流密度为(5) 在恒定电流情况下,超导体内部电场为零,所以正常电流也为零,超导体内的电流完全来自超导电子,没有电阻效应. 在交变情形超导体是有电阻损耗的.我们可以利用伦敦第一方程估计交流损耗的大小.对一般低频交流电,损耗是很小的. * 但由磁场边值关系(1) 由麦氏方程(2) 既然超导体内部B＝0,则超导体内部的电流亦为零.因此,在超导体内,一定存在电流与磁场互相制约的机制,使它们都只能存在于表面薄层内,而不能深入到超导体内部． 伦敦假设除了麦氏方程外,在超导体内还有另一个磁场与电流互相制约的关系(3) * 利用磁场的散度为零和伦敦第二方程, 得 * 扩散方程，一维情况的解为（1） 显然当深入超导体几个?L时, 磁场就基本为零. ?L标志着磁场透入超导体内的线度,它称为穿透深度.它的数量级为10-7m. 对于超导体的电流分布,类似上述磁场分析,可得(3) 因此,超导电流也只能存在于超导体内厚度大约为?L的薄层内. * 超导体表面电流 超导体内部磁感应强度为零，超导电流是表面电流(1) 超导体表面电流与外表面（真空）磁场关系(3) 超导体表面磁场平行于表面(5) * 11.2.ok!!!!!!!!!! 第三章 静磁场 内 容 概 要 1. 超导的基本电磁现象 2. 超导体的电磁性质方程 §3.5 超导体的电磁性质 1 超导体的基本电磁现象 1911年，昂纳斯发现超导现象. 开始出现超导电性的温度称为临界温度TC. 在TC以上, 物体处于正常态,在TC以下为超导态. 4.00 4.10 4.20 4.30 4.40 T/K 0.05 0.10 0.15 R/? 0 超导电性：电阻率为零，电导率为无穷大 临界温度与外加磁场相关，或说临界磁场与温度相关: Tc H Hc T 正常相 超导相 迈斯纳(Meissner)效应 正常相 超导相 迈斯纳效应与超导电性是相互独立的效应. 1933年迈斯纳发现超导体的完全抗磁性. 任何情况下，处于超导态的物体内部有 . (2) 处于正常态的物体放置在磁场内,当温度下降使物体转变为超导态时, 被排出超导体外. (1) 处于超导态的物体，当加上外磁场时,只要磁场强度不超过HC, 则 不能进入超导体内. 理想导体欧姆定律 绝缘体在磁场中运动，几乎没有什么阻碍. 导体呢？理想导体呢？会有什么样的不方便之处？ 超导体，其电阻为零，也可以称为理想导体： . 在电磁场中运动的理想导体，欧姆定律为 导体静止参考系中电场 超导体不能简单地看作理想导体的极限！ 理想导体中的磁通冻结 理想导体中任一回路包围的磁通变化： 理想导体要求内部磁通不变，但不要求为零. 不管磁场如何变化、回路如何运动或者回路产生形变，由理想导体构成的回路包围的磁通量保持不变，这就是 磁通冻结 效应. 理想导体球在磁场中运动图像 2. 超导体的电磁性质方程 (1)伦敦第一方程 解释超导电性 超导现象的二流体唯象理论:超导体中，传导电子可以分成两类：超导电子(密度为ns)和正常电子(密度为nn)则超导体内的传导电子密度 超导电子是结成库珀对的电子(L. N. Cooper,1957). 库珀对形成必须借助晶格振动(声子),形成引力而关联. 库珀电子对具有相反的动量，总动量为零. 所有库珀对凝聚于相同的量子态，库珀对的能量比自由态要低. 超导体内 伦敦第一方程 (超导体的欧姆定律) 稳态情况: 无电场时仍可以存在电流——超导电流. 超导电流完全来源于超导电子的贡献. 磁场不可能在超导体内侧紧贴表面处变为零,它必存在于超导体表面一薄层内. (2) 伦敦第二方程 解