20131023-n02基本特性和其他特性

1、超導(dǎo)電力基礎(chǔ)2013年10月 - 12月唐 躍 進(jìn)、任麗、石晶郵箱： 1課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 總體出席情況假設(shè)代簽是同班同學(xué)所為假設(shè)作業(yè)全部是自己所做2課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 總體出席情況假設(shè)代簽是同班同學(xué)所為假設(shè)作業(yè)全部是自己所做3批評(píng)極少數(shù)，代做課堂作業(yè)！有的作業(yè)就只有一句話！ 超導(dǎo)技術(shù)是當(dāng)今前沿的技術(shù)方向之一，是今后的科研熱點(diǎn)。態(tài)度決定一切、細(xì)節(jié)決定成??！沒(méi)有一家單位會(huì)重用敷衍了事的技術(shù)人員！“世界上怕就怕認(rèn)真二字?！?課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 4電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備、運(yùn)行、制造、科學(xué)研究我國(guó)的電力還滿足不了國(guó)家的發(fā)展需求，要繼續(xù)發(fā)展哪里都有新的技術(shù)值得關(guān)注，關(guān)鍵是自己是否關(guān)心個(gè)人追求、國(guó)家利益

2、、普世價(jià)值傳統(tǒng)文化，修身齊家平天下，也沒(méi)有將其對(duì)立起來(lái)個(gè)人、民族、國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)與合作超導(dǎo)技術(shù)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也不是萬(wàn)能的被賦予重大的期望，發(fā)展之路并不平坦 課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 防偏 5課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 第1章緒論課程意義等第2章超導(dǎo)的基本特性超導(dǎo)是怎樣產(chǎn)生的？超導(dǎo)體有什么特性？為使超導(dǎo)可用，解決了哪些電磁問(wèn)題？第3章高溫超導(dǎo)第4章超導(dǎo)應(yīng)用電磁特性第5章低溫技術(shù)第6章超導(dǎo)磁體應(yīng)用超導(dǎo)在強(qiáng)電領(lǐng)域應(yīng)用的原理、事例、發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題等。第7章超導(dǎo)電力應(yīng)用第8章超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課程安排與課堂內(nèi)容（關(guān)于講事例、前沿、應(yīng)用）前半程：基礎(chǔ)性，關(guān)注發(fā)展中解決了什么問(wèn)題，怎樣解決問(wèn)題 后半程：應(yīng)用性，關(guān)注還需要

3、解決什么問(wèn)題6課堂作業(yè)的回復(fù)與述評(píng) 網(wǎng)站：科研院所、公司的網(wǎng)頁(yè)中科院電工研究所、 中科院物理所、 中科院等離子體物理研究所美國(guó)超導(dǎo)公司 搜索關(guān)鍵詞： applied Superconductivity學(xué)術(shù)期刊IEEE Transactions on Applied SuperconductivityIEEE Transactions on MagneticsPhysca CCryogenics 低溫與超導(dǎo)校圖書(shū)館數(shù)字圖書(shū)資料最新信息與資料搜集 71、尋找、發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)體2、解釋超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理 3、深入了解超導(dǎo)體的各種特性4、將超導(dǎo)體付諸實(shí)際應(yīng)用后續(xù)課程第1、3章第2、3章第2、3、4章第5

4、、6、7、8、9章82.4 第I類和第II類超導(dǎo)體 2.3 超導(dǎo)的重要特征參數(shù)2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2.2 超導(dǎo)電流表達(dá)式2.5 超導(dǎo)電性的微觀理論二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 91）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象101）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象11由此定義:超導(dǎo)體 superconductor超導(dǎo)電性 superconductivity超導(dǎo)態(tài) superconducting

5、state常態(tài) normal state臨界溫度 critical temperature 超導(dǎo)電阻臨界溫度常態(tài)溫度荷蘭的K.Onnes 發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象 基本特征：在臨界溫度下導(dǎo)體的電阻值成為零2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 12 是否因?yàn)闅堄嚯娮杼?，超出了測(cè)量?jī)x器的可測(cè)量范圍呢？懷疑很重要。 但不能只停留在懷疑，要去驗(yàn)證 工業(yè)儀表等級(jí)分為：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0儀表精度=（絕對(duì)誤差的最大值/儀表量程）*100% 100年前的儀表精度？疑問(wèn)：超導(dǎo)體的電阻真的為零嗎？2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 132.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 卡文迪許設(shè)

6、計(jì)扭秤測(cè)量萬(wàn)有引力牛頓提出了萬(wàn)有引力，但究竟多大？英國(guó)的卡文迪許于1789年發(fā)明了扭秤測(cè)量萬(wàn)有引力測(cè)量量的轉(zhuǎn)換測(cè)量量的放大 14實(shí)驗(yàn)室超導(dǎo)磁體的通流能力實(shí)驗(yàn)用一個(gè)電壓源給超導(dǎo)磁體（電感）充電升流，達(dá)到一定的電流值之后，逐漸降低電源的電壓，即使降到了零，磁體的電流仍然存在。電感放電的時(shí)間常數(shù) L/R 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 15電流Is 當(dāng)電流存在初始值 i(0) 時(shí)，回路電流測(cè)量電流的衰減情況，就可以測(cè)定回路的電阻的大小。零電阻驗(yàn)證：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 原理 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 16回路電阻R=0時(shí)，電流 i 回路電流不衰減！測(cè)量手段可能會(huì)給被測(cè)對(duì)象帶入誤差測(cè)量電流的一般

7、方法：測(cè)電阻上的電壓，顯然帶入了電阻通過(guò)電流互感器測(cè)量，測(cè)量繞組回路中有電阻 感應(yīng)磁場(chǎng)B設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 預(yù)計(jì)的困難 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 17S1S2E超導(dǎo)線圈永久電流的實(shí)驗(yàn)方法一例 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 18S1S2E超導(dǎo)線圈磁場(chǎng)檢測(cè)電流的衰減可以通過(guò)磁場(chǎng)的變化來(lái)推定增加回路的匝數(shù)，可以增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高可測(cè)量性。永久電流的實(shí)驗(yàn)方法一例 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 19時(shí)間電流i(0)超導(dǎo)體時(shí)電流Is常導(dǎo)體時(shí)電流In永久電流實(shí)驗(yàn)證明： 超導(dǎo)電流幾乎不衰減。 保持紀(jì)錄 2年。 超導(dǎo)電阻率小于10-26 m 同一線圈，在常導(dǎo)態(tài)下進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，電流在10-

8、5 秒內(nèi)衰減至零。銅在室溫下的電阻率小于10-8 m鉛（Pb）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 20結(jié)論：超導(dǎo)態(tài)的電阻為零！一般試驗(yàn)中，超導(dǎo)材料的電阻率小于10-12 m時(shí)，即認(rèn)為處于超導(dǎo)態(tài)。疑問(wèn) 行動(dòng) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證想到 做到 設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方法2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象1）理想導(dǎo)電性 211）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象22背景：已確認(rèn)超導(dǎo)體為零電阻你還想知道什么？你想做什么？1、2、3、4、2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 23背景：已確認(rèn)超導(dǎo)體為零電阻疑問(wèn)：超導(dǎo)體

9、的載流能力怎樣？早期進(jìn)行了多種應(yīng)用超導(dǎo)體的嘗試，明確了超導(dǎo)體存在于超導(dǎo)態(tài)的約束條件 臨界值 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 24 超導(dǎo)體在某一溫度開(kāi)始電阻急劇下降，直至變成零。即從常態(tài)轉(zhuǎn)變到超導(dǎo)態(tài)。從開(kāi)始轉(zhuǎn)變到完全成為超導(dǎo)的溫度寬度，稱之為轉(zhuǎn)變寬度。并且，一般將電阻急劇變化到 1/2 時(shí)的溫度定義為 臨界溫度 Tc。(1) 臨界溫度溫度電阻Tc轉(zhuǎn)變寬度2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 25轉(zhuǎn)變寬度與物質(zhì)的純度有關(guān)。純度越高的材料轉(zhuǎn)變溫度越窄。溫度電阻Tc轉(zhuǎn)變寬度純度高的材料純度低的材料2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 26有的超導(dǎo)體觀察不到明顯的轉(zhuǎn)變寬度，如：高溫超導(dǎo)

10、體溫度電阻Tc對(duì)這類物質(zhì)，臨界溫度定義為電阻為零時(shí)的溫度。實(shí)際測(cè)量中，不可避免地存在誤差，一般定義在：電阻率小于10-12 cm2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 27超導(dǎo)體在某一磁場(chǎng)強(qiáng)度下，超導(dǎo)狀態(tài)被破壞，轉(zhuǎn)變成常導(dǎo)狀態(tài)。這一磁場(chǎng)值稱為 臨界磁場(chǎng) Hc。(2) 臨界磁場(chǎng)HRHc常態(tài)電阻磁場(chǎng)作用下電阻的變化2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 28臨界磁場(chǎng)是溫度的函數(shù)THc常態(tài)電阻Hc0Tc0Hc0：溫度為 0K 時(shí)的臨界磁場(chǎng)Tc0：磁場(chǎng)為 0T 時(shí)的臨界溫度2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 29既然存在臨界磁場(chǎng)，而電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，超導(dǎo)體的承載電流能力一定會(huì)受到制約。電、磁不

11、可分割 電氣工程， 電磁工程 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 30超導(dǎo)體所通過(guò)的電流密度達(dá)到某一個(gè)值后，超導(dǎo)狀態(tài)被破壞，轉(zhuǎn)變成常導(dǎo)狀態(tài)。這一電流密度稱為 臨界電流密度 Jc(3) 臨界電流密度實(shí)際應(yīng)用中，超導(dǎo)材料中總含有雜質(zhì)，或其他必要的添加材料。為了應(yīng)用上的方便，常使用概念： 臨界電流Ic臨界電流可用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)解釋。2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 31臨界電流和臨界磁場(chǎng)的關(guān)系，是怎樣？2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 32HI沒(méi)有外加磁場(chǎng)，僅有通電電流自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)電流增大使得該磁場(chǎng)達(dá)到臨界磁場(chǎng) 時(shí) 臨界磁場(chǎng)是溫度的函數(shù)，所以 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)

12、體的臨界值 33臨界電流是溫度的函數(shù)TIc常態(tài)電阻Ic0Tc0無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，理想超導(dǎo)體的臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)的關(guān)系HIIcHc02.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 34有外加磁場(chǎng)時(shí)，臨界電流怎么變化？2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 35外加磁場(chǎng)平行于通電電流時(shí)HiIHa合成磁場(chǎng)達(dá)到Hc時(shí)的電流為臨界電流值IcIc0Hc0Ha2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 36外加磁場(chǎng)垂直于通電電流時(shí)HiIHa磁場(chǎng)相加的一側(cè)的合成磁場(chǎng)Ha前的系數(shù)因反磁場(chǎng)系數(shù)而產(chǎn)生，與材料的形狀有關(guān)，2是導(dǎo)體為細(xì)長(zhǎng)圓柱時(shí)的值IcIc0Hc/2HaHc02.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 37HI

13、HIIcHc0HiIHaHiIHaIcIc0Hc/2HaHc0IcIc0Hc0Ha磁場(chǎng)對(duì)臨界電流的影響 1）材料構(gòu)成更復(fù)雜2）實(shí)際設(shè)備中的磁場(chǎng)條件（大小、方向）更復(fù)雜實(shí)際情況更復(fù)雜 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 38（1）臨界溫度（2）臨界磁場(chǎng)（3）臨界電流密度Tc，Hc由材料組成決定Jc與材料制造過(guò)程相關(guān)材料 Tc(k) Hc2(T)Nb3Sn 18.2 24V3Ga 16.8 21NbTi 9 12與三個(gè)臨界值相關(guān)的超導(dǎo)相圖Hc磁場(chǎng)H電流密度JJc溫度TTc2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 39金無(wú)足赤，人無(wú)完人了解長(zhǎng)處和短處尋求回避短處的方法充分發(fā)揮長(zhǎng)處的作用超導(dǎo)體的

14、長(zhǎng)處：電阻為零 不足之處：有條件的為零 啟示錄 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象2）超導(dǎo)體的臨界值 401）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象412.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 疑問(wèn)：電阻為零很神奇，其它特性呢？ 科技發(fā)展四條路：新材料，新理論、新特性，新應(yīng)用 除了零電阻之外，超導(dǎo)體還具有什么特性？ 發(fā)散性的思維，從多個(gè)角度思考問(wèn)題是從事科學(xué)研究、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象的重要方法。42冷卻至臨界溫度以下圓柱形導(dǎo)體如果僅僅是理想導(dǎo)體（電阻為零）加外部磁場(chǎng)撤去外部磁場(chǎng)磁通線無(wú)法穿過(guò)導(dǎo)體 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象

15、3）邁斯納效應(yīng) 43為什么磁通線無(wú)法穿過(guò)理想導(dǎo)體？加外部磁場(chǎng)HaHe 印加外部磁場(chǎng)時(shí)，在理想導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且，電流不衰減。該感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)大小相等，方向相反，所以，導(dǎo)體內(nèi)部磁通為零。2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 44冷卻至臨界溫度以下磁通線改變?cè)囼?yàn)順序，在非理想導(dǎo)體狀態(tài)加磁場(chǎng)，然后冷卻到理想導(dǎo)體狀態(tài)，撤去外部磁場(chǎng) 加外部磁場(chǎng)撤去外部磁場(chǎng)如果僅僅是理想導(dǎo)體（電阻為零）磁通線無(wú)法從導(dǎo)體退出 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 45為什么撤去外加磁場(chǎng)后， 磁通線仍然保留在導(dǎo)體內(nèi)部？ 撤去外部磁場(chǎng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)原來(lái)的大小

16、相等，方向相反，所以，導(dǎo)體內(nèi)部仍然保留原磁場(chǎng)相同的磁通。HaHe撤去外部磁場(chǎng)后 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 461933年，德國(guó)科學(xué)家邁斯納和奧森菲爾德研究了超導(dǎo)體的磁特性 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 錫球，常態(tài)可見(jiàn)磁通線穿過(guò)錫球，超導(dǎo)態(tài)磁通線被排斥 當(dāng)錫球過(guò)渡到超導(dǎo)態(tài)，錫球周圍的磁場(chǎng)都突然發(fā)生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導(dǎo)體之外。 從而發(fā)現(xiàn)了 邁斯納效應(yīng)里程碑式的實(shí)驗(yàn) 47冷卻至臨界溫度以下圓筒形超導(dǎo)體超導(dǎo)體：加外部磁場(chǎng)撤去外部磁場(chǎng)2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 48冷卻至臨界溫度以下超導(dǎo)體：加外部磁場(chǎng)撤去外部磁場(chǎng)磁通線2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 49

17、冷卻至臨界溫度以下圓筒形超導(dǎo)體磁通線二者比較：超導(dǎo)體理想導(dǎo)體2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 50對(duì)于超導(dǎo)體，不論是先加磁場(chǎng)后冷卻， 還是先冷卻后加磁場(chǎng)，不論外部磁場(chǎng)是仍然存在 或已經(jīng)撤除，磁通線不能通過(guò)超導(dǎo)體內(nèi)部。邁斯納(Meissner)效應(yīng)， 即 完全反磁性（抗磁性） 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 512.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 啟示錄 邁斯納效應(yīng)的意義超導(dǎo)體的抗磁性，成為鑒定超導(dǎo)體的特性之一超導(dǎo)體磁特性的研究起點(diǎn)，后續(xù)一系列新發(fā)現(xiàn)揭示了新的應(yīng)用途徑：磁屏蔽、磁懸浮研究具有獨(dú)創(chuàng)性的課題：從零電阻發(fā)展到研究超導(dǎo)體的磁性實(shí)驗(yàn)中的異?，F(xiàn)象往往是新發(fā)現(xiàn)的起點(diǎn)，不能忽視，應(yīng)深

18、究到底超導(dǎo)體永久磁體52為什么超導(dǎo)體具有邁斯納(Meissner)效應(yīng)2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 53（1）用屏蔽電流解釋 屏蔽電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消了外部磁場(chǎng)。 先加磁場(chǎng)后冷卻的情況難以說(shuō)明（2）用超導(dǎo)體的磁化解釋（3）超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)能量解釋Hip2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象3）邁斯納效應(yīng) 541）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象55一般物體在磁場(chǎng)He下，其內(nèi)部的磁通密度為：為比透磁率，x為磁化率， 為真空的透磁率。 磁化代表物質(zhì)內(nèi)部磁偶極子在磁場(chǎng)中的特性 (1) 物質(zhì)的磁性2.1 基

19、本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 補(bǔ)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí) 56HBi,M磁化與外部磁場(chǎng)大小相等 方向相反在超導(dǎo)態(tài)，超導(dǎo)體呈現(xiàn)完全反磁性：MBi超導(dǎo)體的磁化特性2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 57HBi,M磁化與外部磁場(chǎng)大小相等 方向相反Hc 稱為臨界磁場(chǎng)磁場(chǎng)達(dá)到臨界磁場(chǎng)后，進(jìn)入常態(tài)在常態(tài)，一般超導(dǎo)體沒(méi)有磁性 MBiHc理想超導(dǎo)體在磁場(chǎng)作用下的磁化特性 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 58HBi,M說(shuō)明：（1）理想超導(dǎo)體（2）有雜質(zhì)的超導(dǎo)體有獨(dú)特的磁化特性MBiHc2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 59常磁性：擁有微弱磁雙極子，沒(méi)有外加磁場(chǎng)時(shí)呈無(wú)秩序分布，在外加磁場(chǎng)的作用

20、下有序取向，呈現(xiàn)微弱磁化，磁化率大約在x = 10-(45)，而且隨溫度而變化。強(qiáng)磁性（鐵磁性）：磁雙極子平行排列，在磁場(chǎng)中磁化，撤除磁場(chǎng)后仍然保留部分磁化。如鐵，鉻，鈷等鐵磁物質(zhì)。 (2) 按磁性對(duì)物質(zhì)的分類非晶磁性：雙極子的反向平行排列，但方向不同的雙極子強(qiáng)弱不一樣。因此，沒(méi)有外加磁場(chǎng)時(shí)，也呈現(xiàn)磁性，在磁場(chǎng)作用下的磁化與強(qiáng)磁性物質(zhì)相似。 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 60反強(qiáng)磁性：雙極子相互反向平行排列。無(wú)外部磁場(chǎng)時(shí)沒(méi)有磁化，在外部磁場(chǎng)作用下呈現(xiàn)微弱磁化。 反磁性：沒(méi)有磁雙極子，在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的磁化和外部磁場(chǎng)方向相反。磁化很小，磁化率在x = -10-(56)。完全反磁性：超導(dǎo)

21、體 x = -1。 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 61問(wèn)題 電荷磁偶極子是否存在磁通線指向無(wú)窮遠(yuǎn)“磁單極子”？ 1931年、相對(duì)論量子力學(xué)創(chuàng)立者狄拉克第一次提出磁單極子概念。后來(lái)建立的大統(tǒng)一理論和早期宇宙理論都要求磁單極子的存在。 一直還沒(méi)有找到 磁單極子？2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 62 科學(xué)家首次在實(shí)物中發(fā)現(xiàn)磁單極子？ 1931年、相對(duì)論量子力學(xué)創(chuàng)立者狄拉克第一次提出磁單極子概念。后來(lái)建立的大統(tǒng)一理論和早期宇宙理論都要求磁單極子的存在。迄今為止科學(xué)家們未曾發(fā)現(xiàn)過(guò)這種物質(zhì)。在科學(xué)界對(duì)是否存在磁單極子時(shí)有紛爭(zhēng)。 2009年9月，德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)研究中心的研究人員

22、宣布，他們?cè)诘聡?guó)德累斯頓大學(xué)、圣安德魯斯大學(xué)、拉普拉塔大學(xué)及英國(guó)牛津大學(xué)同事的協(xié)作下，首次觀測(cè)到了磁單極子的存在。也有人提出制造磁單極子：NSSNSSNNSNSNSSNN似乎不太可能，但異想天開(kāi)也是一種創(chuàng)新思維！ 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象4）超導(dǎo)體的磁化特性 631）理想導(dǎo)電性2）超導(dǎo)體的臨界值3）邁斯納效應(yīng)4）超導(dǎo)體的磁化特性5）其它重要的超導(dǎo)特性 超導(dǎo)電力二、超導(dǎo)現(xiàn)象與基礎(chǔ)理論 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象64（1）超導(dǎo)體的比熱低溫狀態(tài)下，電子比熱占主要部分。超導(dǎo)體的比熱不連續(xù)，意味著常導(dǎo)態(tài)和常態(tài)下的電子處于不同狀態(tài)。物質(zhì)的比熱：固體的比熱包含與原子的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的晶格比熱和與電子運(yùn)動(dòng)相關(guān)的電子比熱兩

23、部分。2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象5）超導(dǎo)體的其他特性 65（2）超導(dǎo)體的紅外吸收處于超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體對(duì)于某一頻率（hf為kBTc的某一倍數(shù)時(shí))的電磁波（遠(yuǎn)紅外波段）具有顯著增大的紅外吸收率。0481216201020304050Tc(K)3.394.154.3910InHgTaNb超導(dǎo)體NbHgInTa頻率（cm-1)(Pa-Pm)/Pn(任意單位)超導(dǎo)材料的遠(yuǎn)紅外吸收特性 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象5）超導(dǎo)體的其他特性 66超導(dǎo)體的紅外吸收特性、比熱特性等說(shuō)明了什么？2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象5）超導(dǎo)體的其他特性 67超導(dǎo)體的紅外吸收特性、比熱特性等說(shuō)明了什么？基礎(chǔ)：電子的能級(jí)理論提示：激光、輻射的產(chǎn)生 電子從一個(gè)能級(jí)跳到另一個(gè)能級(jí)時(shí)，產(chǎn)生電磁輻射2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象5）超導(dǎo)體的其他特性 68物質(zhì)中的電子所處能態(tài) 能帶理論電子的能量 E 滿帶禁帶空帶電子的能量 E 滿帶禁帶導(dǎo)帶電子的能量 E 滿帶禁帶空帶電子的能量 E 滿帶禁帶絕緣體 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 超導(dǎo)態(tài) 滿帶中，帶有-K和+K能量的電子數(shù)目相等。絕緣體的自由電子帶是空的，導(dǎo)體的導(dǎo)帶中+K和-K的電子數(shù)目不相等，半導(dǎo)體的禁帶較絕緣體窄，少數(shù)電子可以跑到空帶中去導(dǎo)電。超導(dǎo)態(tài)電子能態(tài)中有一個(gè)間隙能隙 2.1 基本的超導(dǎo)現(xiàn)象5）超導(dǎo)體的其他特性 69(3) 超