第一章材料的電學(xué)(參考版)
2024-10-11 15:26本頁面
【正文】 在實(shí)際上，真正適合于實(shí)際應(yīng)用的超導(dǎo)材料是非理想第 II類超導(dǎo)體。 理想第 II類超導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)比較完整，不存在磁通釘扎中心，并且當(dāng)磁通線均勻排列時，在磁通線周圍的渦旋電流將彼此抵消，其體內(nèi)無電流通過，從而不具有高臨界電流密度。 5. 材料的超導(dǎo)性 超導(dǎo)體分類 5. 材料的超導(dǎo)性 超導(dǎo)體分類 第 II類超導(dǎo)體 除金屬元素釩 、 锝和鈮外 ， 第 II類超導(dǎo)體主要包括金屬化合物及其合金 。其特征是由正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)時沒有中間態(tài)，并且具有完全抗磁性。 5. 材料的超導(dǎo)性 超導(dǎo)體分類 目前已查明在常壓下具有超導(dǎo)電性的元素金屬有 32種（如右圖元素周期表中青色方框所示），而在高壓下或制成薄膜狀時具有超導(dǎo)電性的元素金屬有 14種（如右圖元素周期表中綠色方框所示）。 ?臨界磁場 （ HC） —— 施加給超導(dǎo)體的磁場必須小于某一臨界磁場才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性 。 5. 材料的超導(dǎo)性 超導(dǎo)特性 3. 超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù) ? 溫度 （ TC） —— 超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性 。超導(dǎo)體的這種特殊性質(zhì)被稱為“ 邁斯納效應(yīng) ” 。 例如 ，汞的臨界溫度為 （ K為絕對溫度 ， 0K相當(dāng)于零下 273℃ ） ， 而高溫超導(dǎo)體 YBCO的臨界溫度為 94K。 5. 材料的超導(dǎo)性 超導(dǎo)特性 什么是超導(dǎo)體 ？ 1. 零電阻 將超導(dǎo)體冷卻到某一臨界溫度 （ TC）以下時電阻突然降為零的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象 。當(dāng)其處在很強(qiáng)的外電場中時，電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷中心被拉開，甚至脫離約束而成為自由電荷，電介質(zhì)變?yōu)閷?dǎo)電材料。 擊穿電壓 —— 電介質(zhì)（或電容器）擊穿時兩極板的電壓。常 將電介質(zhì)在電場作用下，單位時間消耗的電能叫介質(zhì)損耗。常 將電介質(zhì)在電場作用下，單位時間消耗的電能叫介質(zhì)損耗。 因此 ， 研究弛豫現(xiàn)象是獲得這些相互作用的信息的最有效途徑之一 。 弛豫過程實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)中微觀粒子由于相互作用而交換能量 ， 最后達(dá)到穩(wěn)定分布的過程 。在實(shí)際應(yīng)用中，通常用損耗角正切表示電介質(zhì)在交變電場下的損耗， 0???? ?r39。 電介質(zhì)極化的宏觀參數(shù)與微觀參數(shù)的關(guān)系 e0 En P ??EEn er 00 /1 ??? ??4. 材料的介電性 電介質(zhì)的物理參數(shù) 二、介電常數(shù) ? 在交變電場下，由于介質(zhì)的極化建立需要一定時間，在實(shí)際電介質(zhì)中會產(chǎn)生損耗，因此介電響應(yīng)需用復(fù)介電常數(shù)描述 39。 D = ?0E+P＝ ?0E＋ ??0E＝ （ 1＋ ?） ?0E, 令（ 1＋ ?） ?0 ＝ ?0?r =?， 則有 D = ?E, 僅適用于 各向同性線性電介質(zhì) ? 和 ?r分別為電介質(zhì)的介電常數(shù)和相對介電常數(shù)。 ?定量表示電介質(zhì)被電場極化的能力，是電介質(zhì)宏觀極化參數(shù)之一。 介電性能的溫度特性對于介電材料的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要，如介電常數(shù)溫度系數(shù)是衡量電介質(zhì)陶瓷性能的重要指標(biāo)之一。 偶極子取向極化率與溫度成反比，隨溫度升高而下降。 3. 電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被極化的程度，排列愈有序說明極化愈烈 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 二、極化類型 彈性位移極化 （瞬時極化） 取向極化 （弛豫極化） 電子位移極化 （ Electronic Polarizability） Response is fast, Response is fast, τ is small 離子位移極化 （ Ionic Polarizability） Response is slower 偶極子取向極化 （ Dipolar Polarizability） Response is still slower 空間電荷極化 (Space Charge Polarizability) Response is quite slow, τ is large 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 4. 材料的介電性 電介質(zhì)的極化 ? 原子和離子的電子位移極化率與溫度無關(guān)。 P = 0 ，導(dǎo)體內(nèi)不存在電偶極子。 在外電場作用下 , 電介質(zhì)內(nèi)部感生偶極矩的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。 ? 在電場作用下，正、負(fù)束縛電荷只能在微觀尺度上作相對位移，不能作定向運(yùn)動。但在電介質(zhì)中，原子、分子或離子中的正負(fù)電荷則以共價鍵或離子鍵的形式被相互強(qiáng)烈地束縛著，通常稱為 束縛電荷 。 ? 各向異性電介質(zhì)通常用張量來描述其物理性質(zhì)。 ? 而鐵電體（鐵電陶瓷）則表現(xiàn)出電學(xué)非線性，通常稱為 非線性電介質(zhì) 。 ? 所說的 均勻 是指電介
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