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超導體臨界溫度電阻是多少

發布時間: 2022-07-12 19:05:34

⑴ 超導臨界溫度的介紹

這是超導體從正常態轉變為超導態(0電阻)時的溫度。實際上也就是把Cooper電子對解體開來的溫度。對於轉變溫度范圍較寬的超導體(如高溫超導體),臨界溫度可分為起始轉變溫度、中轉變溫度和0電阻溫度。

⑵ 超導體真的一點電阻都沒有嗎

可以認為沒有,因為目前證實不了他有電阻

1911年,荷蘭科學家卡末林—昂內斯((Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷卻汞,當溫度下降到4.2K時,水銀的電阻完全消失,這種現象稱為超導電性,此溫度稱為臨界溫度。根據臨界溫度的不同,超導材料可以被分為:高溫超導材料和低溫超導材料[1]。但這里所說的「高溫」,其實仍然是遠低於冰點0℃的,對一般人來說算是極低的溫度。1933年,邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發現,如果把超導體放在磁場中冷卻,則在材料電阻消失的同時,磁感應線將從超導體中排出,不能通過超導體,這種現象稱為抗磁性。經過科學家們的努力,超導材料的磁電障礙已被跨越,下一個難關是突破溫度障礙,即尋求高溫超導材料。
1973年,發現超導合金――鈮鍺合金,其臨界超導溫度為23.2K,這一記錄保持了近13年。
1986年,設在瑞士蘇黎世的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物(鑭鋇銅氧化物)具有35K的高溫超導性。此後,科學家們幾乎每隔幾天,就有新的研究成果出現。
1986年,美國貝爾實驗室研究的超導材料,其臨界超導溫度達到40K,液氫的「溫度壁壘」(40K)被跨越。
1987年,美國華裔科學家朱經武以及中國科學家趙忠賢相繼在釔-鋇-銅-氧系材料上把臨界超導溫度提高到90K以上,液氮的「溫度壁壘」(77K)也被突破了。1987年底,鉈-鋇-鈣-銅-氧系材料又把臨界超導溫度的記錄提高到125K。從1986-1987年的短短一年多的時間里,臨界超導溫度提高了近100K。
來自德國、法國和俄羅斯的科學家利用中子散射技術,在高溫超導體的一個成員單銅氧層Tl2Ba2CuO6+δ中觀察到了所謂的磁共振模式,進一步證實了這種模式在高溫超導體中存在的一般性。該發現有助於對銅氧化物超導體機制的研究。
高溫超導體具有更高的超導轉變溫度(通常高於氮氣液化的溫度),有利於超導現象在工業界的廣泛利用。高溫超導體的發現迄今已有16年,而對其不同於常規超導體的許多特點及其微觀機制的研究,卻仍處於相當「初級」的階段。這一點不僅反映在沒有一個單一的理論能夠完全描述和解釋高溫超導體的特性,更反映在缺乏統一的、在各個不同體繫上普遍存在的「本徵」實驗現象。本期Science所報道的結果意味著中子散射領域里一個長期存在的困惑很有可能得到解決。
早在1991年,法國物理學家利用中子散射技術在雙銅氧層YBa2Cu3O6+δ超導體單晶中發現了一個微弱的磁性信號。隨後的實驗證明,這種信號僅在超導體處於超導狀態時才顯著增強並被稱為磁共振模式。這個發現表明電子的自旋以某種合作的方式產生一種集體的有序運動,而這是常規超導體所不具有的。這種集體運動有可能參與了電子的配對,並對超導機制負責,其作用類似於常規超導體內引起電子配對的晶格振動。但是,在另一個超導體La2-xSrxCuO4+δ(單銅氧層)中,卻無法觀察到同樣的現象。這使物理學家懷疑這種磁共振模式並非銅氧化物超導體的普遍現象。1999年,在Bi2Sr2CaCu2O8+δ單晶上也觀察到了這種磁共振信號。但由於Bi2Sr2CaCu2O8+δ與YBa2Cu3O6+δ一樣,也具有雙銅氧層結構,關於磁共振模式是雙銅氧層的特殊表徵還是「普遍」現象的困惑並未得到徹底解決。
理想的候選者應該是典型的高溫超導晶體,結構盡可能簡單,只具有單銅氧層。困難在於,由於中子與物質的相互作用很弱,只有足夠大的晶體才可能進行中子散射實驗。隨著中子散射技術的成熟,對晶體尺寸的要求已降低到0.1厘米3的量級。晶體生長技術的進步,也使Tl2Ba2CuO6+δ單晶體的尺寸進入毫米量級,而它正是一個理想的候選者。科學家把300個毫米量級的Tl2Ba2CuO6+δ單晶以同一標准按晶體學取向排列在一起,構成一個「人造」單晶,「提前」達到了中子散射的要求。經過近兩個月散射譜的搜集與反復驗證,終於以確鑿的實驗數據顯示在這樣一個近乎理想的高溫超導單晶上也存在磁共振模式。這一結果說明磁共振模式是高溫超導的一個普遍現象。而La2-xSrxCuO4+δ體繫上磁共振模式的缺席只是「普遍」現象的例外,這可能與其結構的特殊性有關。
關於磁共振模式及其與電子間相互作用的理論和實驗研究一直是高溫超導領域的熱點之一,上述結果將引起許多物理學家的關注與興趣。
20世紀80年代是超導電性的探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機超導體,1986年繆勒和柏諾茲發現了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物LaBaCuO4,其臨界溫度約為35K。由於陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質,因此這個發現的意義非常重大,繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。
1987年在超導材料的探索中又有新的突破,美國休斯頓大學物理學家朱經武小組與中國科學院物理研究所趙忠賢等人先後研製成臨界溫度約為90K的超導材料YBCO(釔鉍銅氧)。
1988年初日本研製成臨界溫度達110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超導體。至此,人類終於實現了液氮溫區超導體的夢想,實現了科學史上的重大突破。這類超導體由於其臨界溫度在液氮溫度(77K)以上,因此被稱為高溫超導體。
自從高溫超導材料發現以後,一陣超導熱席捲了全球。科學家還發現鉈系化合物超導材料的臨界溫度可達125K,汞系化合物超導材料的臨界溫度則高達135K。如果將汞置於高壓條件下,其臨界溫度將能達到難以置信的164K。
1997年,研究人員發現,金銦合金在接近絕對零度時既是超導體同時也是磁體。1999年科學家發現釕銅化合物在45K時具有超導電性。由於該化合物獨特的晶體結構,它在計算機數據存儲中的應用潛力將是非常巨大的。
自2007年12月開始,中國科學院物理研究所的陳根富博士已投入到鑭氧鐵砷非摻雜單晶體的制備中。今年2月18日,日本東京工業大學的細野秀雄教授和他的合作者在《美國化學會志》上發表了一篇兩頁的文章,指出氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在零下247.15℃時即具有超導電性。在長期研究中保持著跨界關注習慣的陳根富和王楠林研究員立即捕捉到了這一消息的價值,王楠林小組迅速轉向製作摻雜樣品,他們在一周內實現了超導並測量了基本物理性質。
幾乎與此同時,物理所聞海虎研究組通過在鑭氧鐵砷材料中用二價金屬鍶替換三價的鑭,發現有臨界溫度為零下248.15℃以上的超導電性。
2008年3月25日和3月26日,中國科學技術大學陳仙輝組和物理所王楠林組分別獨立發現臨界溫度超過零下233.15℃的超導體,突破麥克米蘭極限,證實為非傳統超導。
2008年3月29日,中國科學院院士、物理所研究員趙忠賢領導的小組通過氟摻雜的鐠氧鐵砷化合物的超導臨界溫度可達零下221.15℃,4月初該小組又發現無氟缺氧釤氧鐵砷化合物在壓力環境下合成超導臨界溫度可進一步提升至零下218.15℃。
為了證實(超導體)電阻為零,科學家將一個鉛制的圓環,放入溫度低於Tc=7.2K的空間,利用電磁感應使環內激發起感應電流。結果發現,環內電流能持續下去,從1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在兩年半的時間內的電流一直沒有衰減,這說明圓環內的電能沒有損失,當溫度升到高於Tc時,圓環由超導狀態變正常態,材料的電阻驟然增大,感應電流立刻消失,這就是著名的昂尼斯持久電流實驗。

⑶ 鉛變成超導體的臨界溫度是多少度

大家在上電學課時都知道什麼是導體,即電流容易通過的物體,最典型的就是金屬。導體具有一定的電阻,會阻礙電流順利通過,導致電流強度或電壓改變。可是超導體又是怎麼回事呢?

超導體的發現與超低溫有關。19世紀末,科學家發明了壓縮製冷機,將氣體冷卻至零下200℃以下,製成超低溫液態空氣。將普通物體放到液態空氣中,它們的特性都發生了改變,例如橡膠失去了彈性,變得像玻璃一樣脆而易碎;水銀凍得比鐵還硬;麵包會發出藍色的輝光……

最令人驚奇的是,一些金屬在超低溫下電阻突然消失,電流通過時沒有任何損失,科學家稱這種現象為超導性,稱這種金屬為超導體,稱發生超導現象時的溫度為臨界溫度。例如鉛在零下265.93℃時變成為超導體,幾百安培的電流繞著鉛製成的線圈流動,經過兩年半時間,電量沒有絲毫減少。

人們立即想到,如果用超導體製成電線就好了。因為沒有電阻,電流通過時就不會產生熱量,用超導體製作發電機環繞鐵心的線圈,可以通過很強的電流以產生強電磁場,而所消耗的功率卻只有普通發電機的一小部分。

不過這里有一個難以解決的問題,我們常見的鐵、鎳、銅、鋁、錫、鉛等金屬的臨界溫度都很低,例如水銀的臨界溫度為零下269.03℃,錫為零下269.43℃,鋁為零下271.95℃,其他金屬的臨界溫度就更低了。臨界溫度最高的金屬是鍀,但也在零下261.95℃。要製造並保持這么低的溫度,所消耗的能量可比超導體發電機節省的能量大多了。如果能使超導體的臨界溫度提高到室溫就好了。

後來人們發現,如果將幾種金屬混合起來製成合金,臨界溫度就會提高。特別是含有鈮的合金,例如鈮鋁鍺合金,在零下252℃時可出現超導性。這給了科學家極大啟發,是否其他非金屬材料,包括我們平常絕不會想到用來導電的玻璃陶瓷之類,也具有超導性呢?

20世紀80年代,德國科學家柏德諾茲和瑞士科學家繆勒通過實驗發現,一類含有銅的氧化物陶瓷材料可以在相對較高的溫度下轉變為超導體。當然,這里所說的較高的溫度仍然在零下200℃(130K)上下,但相比傳統超導體而言,已經算是「高溫」了。柏德諾茲和繆勒因發現氧化物高溫超導材料而獲得1987年諾貝爾物理學獎。

此後,全世界各國科學家掀起一場尋找高溫超導物質的浪潮,中國科學家首先將釔鋇銅氧化物材料的臨界溫度提高到零下173℃以上,美國華裔科學家則研製出臨界溫度在零下143℃的汞鋇鈣銅氧化物超導材料,日本科學家甚至發現鑭鍶銅氧化物材料在14℃室溫條件下存在超導跡象。

⑷ 超導體的電阻

這樣電阻也不是為零的。 現在的科學能解釋的只有第一類超導體,也就是所謂的純金屬 降低到臨界溫度之下,顯示出來的超導電性。 在這種狀態之下,由於金屬離子的晶格中帶正電,電子帶負電,電子通過晶格震動時產生聲子(phonon) 吸引自旋相對的電子,產生 庫伯對 (cooper pair) 這些庫伯對之間的能量高於 電子和晶格離子之間的能量,所以不發生能量交換。 這樣就不存在電阻了。 具體的你可以 在維基網路里查一下,有很多資料

⑸ 超導體是否有電阻

超導現象是當溫度低到某一值(臨界溫度)時,導體的電阻突然降到零,這種導體被稱為超導體。所以超導體只有當溫度在臨界溫度以下時才沒有電阻。當這種材料的溫度高於臨界溫度時,它還是有電阻的。

⑹ 超導體材料的電阻是多少

一般材料在溫度接近絕對零度的時候,物體分子熱運動幾乎消失,材料的電阻趨近於0,此時稱為超導體,達到超導的溫度稱為臨界溫度。
電阻可以認為是0

⑺ 超導體的電阻值得問題

你好!
超導體電阻在超過臨界溫度時,為零是肯定的。這個已被眾多實驗驗證證明。
對歐姆定律I=U/R中。R=0時,在高等數學中,I正比於U。即電線傳輸沒有線損。U無窮大時,I無窮大。
不能用初等數學的思路來考慮這個問題。
在臨界溫度下,歐姆定律修正為。
I=U/R→0;
希望能幫助你!

⑻ 處於超導態的超導體的電阻是多大為什麼

超導體不是理想狀態,是真實的,他的實際電阻就是0
因為溫度很低的時候分子的熱運動就會很很慢,產生碰撞的幾率就會很低.施加電壓後,分子就定向移動,不受到撞擊,於是電阻為0

⑼ 半導體的導電性和超導體的導電性與溫度的關系

半導體 的電阻是隨溫度上升而下降最後在一個值穩定下來之後再上升
超導體在臨界溫度一下都是為0,超過臨界溫度電阻隨溫度上升

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