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2024-11-19 05:32本頁面
【正文】 第一方程的提出,歐姆定律：j =σE j∝E 意味著：穩(wěn)定的電場E產(chǎn)生穩(wěn)定的電流j,對于超導(dǎo)體：ρ= 0， 即σ→∞ j =σE需要修改 (若j為有限值，即要求E處處為零。,兩個倫敦方程可以概括零電阻效應(yīng)和邁斯納效應(yīng)，并預(yù)言了超導(dǎo)體表面上的磁場穿透深度。,倫敦電磁學方程,倫敦第一方程：,倫敦第二方程：,在穩(wěn)態(tài)下，超導(dǎo)體中的電流為常值時，得到超導(dǎo)體內(nèi)的電場強度等于零，說明了超導(dǎo)體的零電阻性質(zhì)。,倫敦電磁學方程,第十五頁，共七十一頁。倫敦正是在這個模型的基礎(chǔ)上建立了超導(dǎo)體的電磁理論。,二流體模型對超導(dǎo)體零電阻特性的解釋是：當TTc時，出現(xiàn)超流電子，它們的運動是無阻的，超導(dǎo)體內(nèi)部的電流完全來自超流電子的貢獻，它們對正常電子起到短路作用，正常電子不載荷電流，樣品內(nèi)部不存在電場，也沒有電阻效應(yīng)。這個假設(shè)的依據(jù)是：超導(dǎo)態(tài)在H＝Hc 的磁場中將轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，而超導(dǎo)態(tài)的自由能要比正常態(tài)低 ?0Hc2V/2 (V是超導(dǎo)材料的體積)。,第十三頁，共七十一頁。,傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性理論,二流體模型,早期為了解釋超導(dǎo)體的熱力學性質(zhì)，1934年戈特和卡西米爾提出超導(dǎo)電性的二流體模型，它包含以下三個假設(shè)： (1) 金屬處于超導(dǎo)態(tài)時，自由電子分為兩部分：一部分叫正常電子，另一部分叫超流電子, 正常電子在晶格中有阻地流動，超流電子在晶格中無阻地流動，兩部分電子占據(jù)同一體積，在空間上相互滲透，彼此獨立地運動，兩種電子相對的數(shù)目是溫度的函數(shù)。,超導(dǎo)體的兩個重要特性： 零電阻和完全抗磁性,第十一頁，共七十一頁。,第九頁，共七十一頁。,完全抗磁性 1933年，德國物理學家邁斯納和奧森菲爾德對錫單晶球超導(dǎo)體做磁場分布測量時發(fā)現(xiàn)，在小磁場中，把金屬冷卻到超導(dǎo)態(tài)時，超導(dǎo)體內(nèi)的磁通線全部被排斥出去，保持體內(nèi)磁感應(yīng)強度B等于零，超導(dǎo)體的這一性質(zhì)被稱為邁斯納效應(yīng)。,第七頁，共七十一頁。在臨界溫度Tc，臨界電流為0。,第六頁，共七十一頁。在臨界溫度Tc，臨界磁場為零。超導(dǎo)臨界溫度與樣品純度無關(guān)，但是越均勻純凈的樣品超導(dǎo)轉(zhuǎn)變時的電阻陡降越尖銳。,超導(dǎo)性質(zhì)和相關(guān)理論,第五頁，共七十一頁。,超導(dǎo)的發(fā)展,第三頁，共七十一頁。 1987年底，TlBaCaCuO系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。 1986年初，物理學家Mueller和Bednorz發(fā)現(xiàn)了高溫銅氧化物超導(dǎo)體La2xBaxCuO4，超導(dǎo)臨界溫度達40K。,第二頁，共七十一頁。至今已發(fā)現(xiàn)有28種元素、幾千種合金和化合物是超導(dǎo)體。由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年的諾貝爾獎。 1911年，他發(fā)現(xiàn)將汞冷卻到4.2K時，汞的電阻突然消失，Onnes稱這種處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體為超導(dǎo)體。第二章 超導(dǎo)材料,第一頁，共七十一頁。,超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn),1908年，荷蘭萊頓大學的Onnes首次實現(xiàn)氦的液化，獲得了4.2K的低溫，為研究低溫條件下物質(zhì)導(dǎo)電打開了方便之門。超導(dǎo)體電阻突然變?yōu)榱愕臏囟冉谐瑢?dǎo)臨界溫度。 超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。我們通常稱這些金屬或金屬合金的超導(dǎo)體為常規(guī)超導(dǎo)體。,自超導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)過70多年的努力，常規(guī)超導(dǎo)體臨界溫度只能提高到23K。 1987年2月，美國華裔科學家朱經(jīng)武和中國科學家趙忠賢相繼在釔（YBa2Cu3O7）系材料上把超導(dǎo)臨界溫度提高到90K以上，液氮的禁區(qū)（77K）也奇跡般地被突破了。 隨后, 高溫超導(dǎo)迅速提高。,第四頁，共七十一頁。,零電阻效應(yīng) 臨界溫度: 電阻突然消失的溫度被稱為超導(dǎo)體的臨界溫度Tc。 B)臨界磁場: 超導(dǎo)電性可以被外加磁場所破壞, 對于溫度為T (TTc)的超導(dǎo)體, 當外磁場超過某一數(shù)值Hc (T)的時候，超導(dǎo)電性就被破壞了，Hc (T)稱為臨界磁場。Hc(T)隨溫度的變化一般可以近似地表示為拋物線關(guān)系:,其中Hc0是絕對零度時的臨界磁場。,C) 臨界電流: 在不加磁場的情況下，超導(dǎo)體中通
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