§ 2.4 Теоретическое обоснование:

  Первой теорией, претендующей на микроскопическое объяснение причин возникновения сверхпроводимости, была теория Бардина — Купера — Шриффера, созданная ими в 50-е годы прошлого столетия. Эта теория получила под именем БКШ всеобщее признание и была удостоена в 1972 году Нобелевской премии. При создании своей теории авторы опирались на изотопический эффект, то есть влияние массы изотопа на критическую температуру сверхпроводника. Считалось, что его существование прямо указывает на формирование сверхпроводящего состояния за счет работы фононного механизма.

§ 2.5 Свойства сверхпроводников

Сверхпроводники обладают следующими свойствами:

1. Нулевое электрическое сопротивление

2. Эффект Мейснера.

3. Фазовый переход в сверхпроводящее состояние. Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств.

4. Эффект Литтла – Паркса, согласно которому температура перехода тонкостенного цилиндра в сверхпроводящее состояние периодически зависит от величины магнитного потока.

5. Изотопический эффект - температуры Т_с обратно пропорциональны квадратным корням из атомных масс изотопов одного и того же сверхпроводящего элемента.

6. Момент Лондона. Возникновение магнитного момента («момента Лондона»), в результате того, что вращающийся сверхпроводник генерирует магнитное поле, точно выровненное с осью вращения.

§ 2.6 Сверхпроводники 1го и 2го рода

По своему поведению в магнитных полях сверхпроводники разделяются на сверхпроводники 1-го и 2-го рода.

К сверхпроводникам 1-го рода относятся материалы, эффект выталкивания магнитного поля в которых проявляется вплоть до критического поля (значение поля, выше которого сверхпроводник находится в нормальном состоянии)  В< Bк. Сверхпроводник находится полностью в состоянии  мейсснеровской фазы.

К сверхпроводникам 2-го рода относятся материалы у которых при слабых полях (меньше 500 Гс) В<Bк1 обнаруживается эффект полного выталкивания, но в полях Вк1< B< Bк2 (100 кГс и больше) наблюдается частичное выталкивание магнитного поля. Эта фаза называется смешанным состоянием или фазой Шубникова.

§ 2.7 Применение

На сегодняшний день основные сферы применения сверхпроводимости - это медицинские установки магнитно-резонансной терапии (именно в этих аппаратах впервые удалось эффективно использовать явление) и электроника.

В промышленных целях наибольший интерес в сверхпроводимости связан с генерированием, передачей и использованием электроэнергии. Например, по сверхпроводящему кабелю диаметром несколько дюймов можно передавать столько же электроэнергии, как и по огромной сети ЛЭП, причем с очень малыми потерями или вообще без них. Стоимость изготовления изоляции и охлаждения криопроводников должна компенсироваться эффективностью передачи энергии. С появлением керамических сверхпроводников, охлаждаемых жидким азотом, передача электроэнергии с применением сверхпроводников становится экономически очень привлекательной.

Еще одно возможное применение сверхпроводников – в мощных генераторах тока и электродвигателях малых размеров. Обмотки из сверхпроводящих материалов могли бы создавать огромные магнитные поля в генераторах и электродвигателях, благодаря чему они были бы значительно более мощными, чем обычные машины. Опытные образцы давно уже созданы, а керамические сверхпроводники могли бы сделать такие машины достаточно экономичными.

Сверхпроводниковые технологии чрезвычайно привлекательны для применения на флоте – как гражданском, так и военном. Сверхпроводниковые приводы и генераторы отличаются высокой компактностью при массе в 2-3 раза меньшей, чем у традиционных аналогов и обладают высокой тягой даже на низких оборотах. Отказ от механических редукторов и переход к прямому приводу гребного винта электродвигателем существенно поднимает КПД силовой установки. Уровень вибраций и шумов также значительно ниже, что важно не только для военных применений, но и для круизных лайнеров и рыболовецких судов. С развитием СП-технологий сверхпроводящие двигатели найдут широкое применение также и в самолетах и на автомобильном транспорте. Инженеры давно уже задумывались о том, как можно было бы использовать огромные магнитные поля, создаваемые с помощью сверхпроводников, для магнитной подвески поезда (магнитной левитации). За счет сил взаимного отталкивания между движущимся магнитом и током, индуцируемым в направляющем проводнике, поезд двигался бы плавно, без шума и трения и был бы способен развивать очень большую скорость.