超导体 超导电性的发现 超导电性在1911年由荷兰物理 学家翁内斯( Onnes)发现。 1908年荷兰物理学家翁内斯经 体”氦气(He)液化。1911年翁内斯 在研究金属电阻随温度变化规律时 发现,当温度降低时,汞(Hg)的电 阻先是平稳地减小,而在4.2K附近, 电阻突然降为零。于是称这种情况 下发生的零电阻现象为物质的超导 电性。当然,具有超导电性的材料 也就称之为超导体。超导体开始失 去电阻时的温度称为超导转变温度( kammerlingh Onnes)
1 超导体 超导电性的发现 超导电性在1911年由荷兰物理 学家翁内斯(Onnes)发现。 1908年荷兰物理学家翁内斯经 过长期努力，使最后一种“永久气 体”氦气(He)液化。1911年翁内斯 在研究金属电阻随温度变化规律时 发现，当温度降低时，汞(Hg)的电 阻先是平稳地减小，而在4.2K附近， 电阻突然降为零。于是称这种情况 下发生的零电阻现象为物质的超导 电性。当然，具有超导电性的材料 也就称之为超导体。超导体开始失 去电阻时的温度称为超导转变温度 (Tc)。 (kammerlingh_Onnes)
温度在Tc以上时,超导体与正常导 体一样,都有一定的电阻值,此时超体 处于正常态,而在Tc以下,超导体处于 零电阻状态,即超导态。但实际上,超 导体从正常态向超导态的过渡是在一个 温度间隔内完成的,这个温度间隔称为 转变温度,与超导体的性质有关。因此 我们通常将超导体电阻下降到正常态电 阻值一半时所处温度定为Tc
2 温度在Tc以上时，超导体与正常导 体一样，都有一定的电阻值，此时超体 处于正常态，而在Tc以下，超导体处于 零电阻状态，即超导态。但实际上，超 导体从正常态向超导态的过渡是在一个 温度间隔内完成的，这个温度间隔称为 转变温度，与超导体的性质有关。因此， 我们通常将超导体电阻下降到正常态电 阻值一半时所处温度定为Tc
零电阻现象 大家都知道,若将金属环放在磁场中,则环内 将产生感应电流,对于正常金属来说,当磁场去 掉后,环内电流很快衰减为0,而对于超导环,情 况却完全不同,下图为著名的持续电流实验。 (1)T>T在超导环上加 (2)T<T圆环在磁场中变为(3)突然撤去外磁场,超导的 超导态 圆环产生持续电流 磁场
3 零电阻现象 大家都知道，若将金属环放在磁场中，则环内 将产生感应电流，对于正常金属来说，当磁场去 掉后，环内电流很快衰减为0，而对于超导环，情 况却完全不同，下图为著名的持续电流实验。 （1）T>Tc在超导环上加 磁场 （2）T<Tc圆环在磁场中变为 超导态 （3）突然撤去外磁场，超导的 圆环产生持续电流
磁场变化时产生的感生电动势为-∮dB/dt,所以感 生电流I为SdB/dt=RI+LdI/dt(1.1) 当外磁场停止变化时有 RI+LdI/dt=O 所以有 t=I(Exp(-Rt/L) 其中I(0)是初始电流,I()是在t(>0)时刻的电流。显然, 如果R≠0,则电流I(t)是随时间指数衰减的 如果R=0,则(1.1)式变为 SdB/dt=LdI/dt (1.3) 所以有 LI+ SB=const(1.4)
4 磁场变化时产生的感生电动势为-∮dB/dt，所以感 生电流I为 SdB/dt=RI+LdI/dt (1.1) 当外磁场停止变化时有 RI+LdI/dt=0 (1.2) 所以有 I(t)=I(0)exp(-Rt/L) 其中I(0)是初始电流，I(t)是在t(>0)时刻的电流。显然， 如果R≠ 0,则电流I(t)是随时间指数衰减的。 如果R=0，则(1.1)式变为 SdB/dt=LdI/dt （1.3） 所以有 LI+ SB=const (1.4)
而L+SB是穿过回路的总磁通量,于是 我们证明了穿过一无阻回路的总磁通量 不变。当外磁场改变时就产生一个感生 电流,这个电流I产生的磁通正好补偿外 磁通的变化,因为R=0,所以感生电流 将持续流动下去。即使外磁通变为零, 环内磁通仍由感生的环形电流维持
5 而LI+SB是穿过回路的总磁通量，于是 我们证明了穿过一无阻回路的总磁通量 不变。当外磁场改变时就产生一个感生 电流，这个电流I产生的磁通正好补偿外 磁通的变化，因为R=0，所以感生电流 将持续流动下去。即使外磁通变为零， 环内磁通仍由感生的环形电流维持