51. Сверхпроводники.

Сверхпроводимость - это понижение удельного электрического сопротивления некоторых материалов при близких к абсолютному 0 температурах, до не поддающихся измерению низких значении. Материалы, в которых наблюдается это явление, называются сверхпроводниками.

Сверхпроводящее состояние в сверхпроводниках существует когда есть 2 условия:

1. Температура сверхпроводника ниже, чем критическая температура Т_кр.

B

2. Напряженность магнитного поля (или магнитная индукция) ниже, чем критическая напряженность магнитного поля Н_кр.

Критическая магнитная индукция зависит от температуры. Зависимость В_кр от температуры во многих случаях выражает формула

В_крТ = В₀[1-(T/T_кр)²],

В_крТ — критическая магнитная индукция сверхпроводника при температуре Т,

В₀ — критическая индукция при температуре Т=0,

Т_кр — критическая термодинамическая температура сверхпроводника при В = 0.

Критическая температура и критическая магнитная индукция являются важными параметрами сверхпроводника.

У сверхпроводников I рода (чистые металлы), в которых неоднородности не превышают атомных размеров, критические параметры выражены очень резко и могут быть экспериментально определены с высокой точностью. В сверхпроводниках II рода, в которых неоднородности не превышают атомных размеров, критические параметры выражены менее резко. В сверхпроводниках III рода критические параметры сильно зависят от степени неоднородности и способа обработки.

Критическая магнитная индукция в переменном электрическом поле зависит и от его частоты. В сверхпроводниках I рода сверхпроводящее состояние сохраняется до частот десяти мегагерц. II рода -критические параметры в переменном поле существенно меньше, чем в постоянном поле.

52. Техническое использование явления сверхпроводимости.

В. Майснер и Р. Оксенфельд сделали новое открытие: они обнаружили, что сверхпроводники при переходе из нормального в сверхпроводящее состояние становятся идеальными диамагнетиками, т.е. их относительная магнитная проницаемость μ_r скачком падает от конечных значений, для большинства сверхпроводников, до значения μ_r=0. Внешнее магнитное поле не может проникать в сверхпроводящее тело; если переход этого тела в сверхпроводящее состояние произошел в магнитном поле, то поле «выталкивается» из сверхпроводника. Этот эффект был показан В.К. Аркадьевым в его опыте с висящим магнитом. Когда магнит опускают в чашку из находящегося в сверхпроводящем состоянии материала , этот магнит отталкивается от чашки и остается в уравновешенном состоянии в воздухе, не касаясь чашки. Аналогично можно заставить сверхпроводящее тело висеть над поверхностью магнита.

Кроме сверхпроводниковых электромагнитов, которые в настоящее время производятся в большом количестве и применяются для разных целей. Сверхпроводники можно использовать для создания электрических машин, трансформаторов; накопителей энергии и пр. Устройства памяти и управления основываются на переходе сверхпроводника в сверхпроводящее или нормальное состояние при изменении магнитной индукции или температуры. Эффект Майснера—Оксенфельда—Аркадьева может использоваться в работающих без трения подшипниках с «магнитной смазкой» , для магнитной подвески вагонов сверхскоростного железнодорожного транспорта и т.п.