Сверхпроводимость.
План:
10.1. Ограниченность классической электронной теории проводимости.
10.2. Открытие сверхпроводимости.
10.3. Особенности сверхпроводящего состояния вещества.
10.4. Высокотемпературная сверхпроводимость.
10.1. Ограниченность классической электронной теории проводимости.
10.2. Открытие сверхпроводимости.
10.3. Особенности сверхпроводящего состояния вещества.
10.4. Высокотемпературная сверхпроводимость.
Возможность образования электронных пар и их сверхтекучести объясняется квантовой теорией.
Практическое использование сверхпроводящих материалов (в обмотках сверхпроводящих магнитов, в системах памяти ЭВМ и др.) затруднено из-за низких их критических температур. В настоящее время обнаружены и активно исследуются керамические материалы, обладающие сверхпроводимостью при температурах выше 100 К (высокотемпературные сверхпроводники). Явление сверхпроводимости объясняется квантовой теорией.
Зависимость сопротивления проводников от температуры и давления используется в технике для измерения температуры (термометры сопротивления) и больших быстроизменяющихся давлений (электрические тензометры).
В системе СИ удельное электрическое сопротивление проводников измеряется в Ом×м, а сопротивление – в Ом. Один Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1В течет постоянный ток силой 1А.
: СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
1911 Камерлинг-Онеса было открыто явления сверхпроводимости
Ti 0.4
олово 3.7
ртуть 4.1
свинец 7.2
Особенности сверхпроводящего состояния
1. Сопротивление равно нулю . Будучи однажды возбужден электрический ток циркулирует в нем бесконечно долго
2. Металл в сверхпроводящем состоянии является идеальным диамагнетиком
магнитное поле внутри сверхпроводника отсутствует
3. Ток в сверхпроводнике сосредоточен исключительно на его поверхности отсюда токоведущие цепи нужно изготавливать в виде тонких полых труб по которым течет охлаждающая жидкость
4. Несмотря на то , что магнитное поле внутри сверхпроводника отсутствует внешнее магнитное поле разрушает сверхпроводящие состояния проводника .Для каждого проводника есть свое минимальное значение индукции магнитного поля , которое выводит его из сверхпроводящего состояния . Чем ниже температура от критической , тем больше индукция магнитного поля выводящая проводник из сверхпроводящего состояния
Сверхпроводящее состояние проводников исключительно интересно для практического применения .В единых энергетических сетях нашей страны
теряется до 20 % вырабатываемой электроэнергии . Нетрудно представить себе эффект от замены линий электропередач сверхпроводниками . Объяснение сверхпроводящего состояния веществ было получено много позднее после разработки квантовой теории электропроводимости металлов . Атомы имеют строго определенные дискретные ( квантовые ) энергетические уровни . То есть электрон находящийся в атоме не может иметь значения энергии непрерывно изменяющиеся от 0 до 50 эв.
Сверхпроводящее состояние разрушается не только температурой, но и магнитным полем. Для каждого сверхпроводника, помимо критической температуры, есть критическая напряжённость магнитного поля, при котором он переходит в обычное.
Время перехода сверхпроводника в обычное состояние на несколько порядков меньше, чем время перехода полупроводникового диода из прямого в обратное состояние.
Отсюда, компьютеры на сверхпроводящем элементе имеют более высокое быстродействие, чем у полупроводниковых диодов.