超導(dǎo)物理學(xué)講座

超導(dǎo)物理學(xué)講座第一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2超導(dǎo)物理學(xué)一、超導(dǎo)物理學(xué)的誕生和發(fā)展二、超導(dǎo)體的基本性質(zhì)三、超導(dǎo)體的微觀理論四、超導(dǎo)體的應(yīng)用第二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五31.歷史背景·低溫導(dǎo)電性研究已知：溫度下降，電阻下降，T0K，R？

R0：晶格振動(dòng)停止；

R：電子運(yùn)動(dòng)靜止；

Rconst：兩種共同作用。

奇異的低溫世界里隱藏著大量的奧秘，當(dāng)溫度逐步降低時(shí)，許多材料會(huì)發(fā)生有趣的物理變化。第三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五42、超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)

1911年，昂尼斯發(fā)現(xiàn)將汞冷卻到4.2K時(shí)，汞的電阻突然消失，他稱(chēng)這種電阻突然消失的現(xiàn)象為超導(dǎo)現(xiàn)象（Superconductivity），具有超導(dǎo)現(xiàn)象的材料被稱(chēng)為超導(dǎo)體（Superconductor）。而對(duì)應(yīng)于某一超導(dǎo)體電阻突然消失的溫度被稱(chēng)為該材料的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度（superconductingcriticaltemperature），一般用Tc表示。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著超導(dǎo)物理學(xué)的誕生。

第四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)1911年昂尼斯(左)和范得瓦爾斯在實(shí)驗(yàn)室里第五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五6超導(dǎo)電性的發(fā)展

自從昂尼斯1911年發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以來(lái)，人們已發(fā)現(xiàn)共有近40種元素是超導(dǎo)體。被發(fā)現(xiàn)的合金、化合物超導(dǎo)體的數(shù)量達(dá)到數(shù)千種。第六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五7超導(dǎo)電性的發(fā)展

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的努力，超導(dǎo)體臨界溫度只能提高到23.2K（Nb3Ge,1975年）。由于以上的超導(dǎo)現(xiàn)象只能在液氦溫區(qū)出現(xiàn)，而氦是一種稀有氣體，因而大大限制了超導(dǎo)的應(yīng)用。人們一直在探索把超導(dǎo)臨界溫度提高到液氮溫區(qū)（77K）以上的辦法，這就出現(xiàn)了高溫超導(dǎo)研究。第七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五8新的突破－高溫超導(dǎo)

1986年繆勒和貝德諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鑭、鋇、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物L(fēng)a2-xBaxCuO4，其臨界溫度約為35K，標(biāo)志進(jìn)入了高溫超導(dǎo)研究階段。

1987年，NobelPrizeMüller(右)和Bednorz在他們的實(shí)驗(yàn)室(IBMZurich)里第八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五9新的突破－高溫超導(dǎo)朱經(jīng)武趙忠賢

1987年2月，美國(guó)華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國(guó)科學(xué)家趙忠賢相繼在YBa2Cu3O7系材料上把超導(dǎo)臨界溫度提高到90K以上，成功地突破了液氮溫區(qū)（77K）。自此，掀起了全球性的高溫超導(dǎo)研究熱潮。第九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五10新的突破－高溫超導(dǎo)區(qū)分：液氦溫區(qū)的金屬合金化合物超導(dǎo)體稱(chēng)為傳統(tǒng)超導(dǎo)體。氧化物超導(dǎo)體稱(chēng)為高溫超導(dǎo)體。第十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五11新的突破－高溫超導(dǎo)超導(dǎo)體的判斷準(zhǔn)則：一、零電阻現(xiàn)象二、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)三、穩(wěn)定性和再現(xiàn)性四、可重復(fù)性和可驗(yàn)證性第十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五12新的突破－高溫超導(dǎo)1988年，Tl-Ba-Ca-Cu-O系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。1994年,Hg-Ba-Ca-Cu-O,臨界溫度提高到135K，高壓下已達(dá)到164K。高溫超導(dǎo)材料的不斷問(wèn)世，為超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用鋪平了道路。1987年，Bi-Sr-Ca-Cu-O系材料,臨界超導(dǎo)溫度提高到110K。第十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五13新的突破－高溫超導(dǎo)第十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五14新的突破－高溫超導(dǎo)Tc未有突破，但仍不斷努力C60，MgB2，NaxCoO2…

…室溫超導(dǎo)：不可抗拒的誘惑第十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五15一、超導(dǎo)物理學(xué)的誕生和發(fā)展二、超導(dǎo)體的基本性質(zhì)三、超導(dǎo)體的微觀理論四、超導(dǎo)體的應(yīng)用超導(dǎo)物理學(xué)第十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五16超導(dǎo)體的基本性質(zhì)1、零電阻效應(yīng)2、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)3、超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)4、約瑟夫森效應(yīng)5、超導(dǎo)體的宏觀量子化現(xiàn)象6、超導(dǎo)體的分類(lèi)第十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五171、零電阻效應(yīng)

將超導(dǎo)體冷卻到臨界溫度（TC）以下時(shí)電阻突然降為零的現(xiàn)象稱(chēng)為超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象。不同超導(dǎo)體臨界溫度各不相同。第十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五181、零電阻效應(yīng)超導(dǎo)體I

在超導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)總為零。因此維持超導(dǎo)體內(nèi)部持續(xù)電流不需要加電場(chǎng)。第十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五191、零電阻效應(yīng)電阻的成因：電子運(yùn)動(dòng)與晶格振動(dòng)相互作用，損失能量－放熱。T>Tc時(shí)，正常導(dǎo)體；T<Tc時(shí)，超導(dǎo)，電子運(yùn)動(dòng)完全不受晶格振動(dòng)影響。第十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五201、零電阻效應(yīng)零電阻的測(cè)量：超導(dǎo)環(huán)，磁場(chǎng)感應(yīng)電流，兩年不衰減。超導(dǎo)態(tài)鉛：<3.610-22cm正常態(tài)銅：=1.610-6cm第二十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五212、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)

1933年，邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的另一個(gè)極為重要的性質(zhì)，當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，原來(lái)存在于體內(nèi)的磁場(chǎng)（磁力線）被排擠出去。人們將這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“邁斯納效應(yīng)”。W.Meissner第二十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五222、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)第二十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五232、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)超導(dǎo)體不是理想導(dǎo)體！對(duì)于理想導(dǎo)體(=0,E=0)：

這只說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度B不隨時(shí)間變化(可以是任意常數(shù))。而對(duì)于超導(dǎo)體，其內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒為0。第二十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五242、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)第二十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五252、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)第二十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五262、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)結(jié)論：理想導(dǎo)體在外磁場(chǎng)中的行為與經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)。超導(dǎo)體在外磁場(chǎng)中的行為與經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)。

無(wú)論過(guò)度到超導(dǎo)態(tài)的途徑如何，只要T<TC，超導(dǎo)體內(nèi)部的B=0，即具有完全抗磁性。第二十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五272、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)邁斯納效應(yīng)的意義：1、否定了超導(dǎo)體是理想導(dǎo)體。理想導(dǎo)體只具有磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化的特性。而超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)總為零。理想導(dǎo)體與磁化歷史有關(guān)，而超導(dǎo)體與磁化歷史無(wú)關(guān)。第二十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五282、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)邁斯納效應(yīng)的意義：2、說(shuō)明超導(dǎo)體具有兩個(gè)基本性質(zhì)，即E=0和B=0，后者更為基本。第二十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五292、邁斯納效應(yīng)(完全抗磁性)邁斯納效應(yīng)磁懸浮實(shí)驗(yàn)第二十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五303、超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)臨界溫度(TC)--超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性。Tc是材料常數(shù)，不變。臨界電流密度(JC)--通過(guò)超導(dǎo)體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。溫度越低，JC越大。第三十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五313、超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)臨界磁場(chǎng)與溫度的關(guān)系為:其中H0為零溫時(shí)的臨界磁場(chǎng)。臨界磁場(chǎng)(HC)--施加給超導(dǎo)體的磁場(chǎng)必須小于某一臨界磁場(chǎng)才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。第三十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五323、超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)第三十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五334、約瑟夫森效應(yīng)約瑟夫森結(jié)第三十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五344、約瑟夫森效應(yīng)

約瑟夫森預(yù)言，當(dāng)絕緣層的厚度只有幾十埃時(shí),電子對(duì)可以越過(guò)絕緣層形成電流，而隧道結(jié)兩端沒(méi)有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。

第三十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五354、約瑟夫森效應(yīng)這種電子對(duì)通過(guò)超導(dǎo)的約瑟夫森結(jié)中勢(shì)壘而形成超導(dǎo)電流的現(xiàn)象叫超導(dǎo)隧道效應(yīng)，也叫約瑟夫森效應(yīng)(JosephsonEffect)。第三十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五364、約瑟夫森效應(yīng)直流(d.c.)約瑟夫森效應(yīng):

當(dāng)直流電流通過(guò)超導(dǎo)隧道結(jié)時(shí)，只要電流值低于某一臨界電流jc，則與一塊超導(dǎo)體相似，結(jié)上不存在任何電壓，即流過(guò)結(jié)的是超導(dǎo)電流。

js=jcsinφ0φ0:兩塊超導(dǎo)體的位相差。第三十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五374、約瑟夫森效應(yīng)交流(a.c.)約瑟夫森效應(yīng)：當(dāng)在約瑟夫森結(jié)的兩端加上一個(gè)恒定直流電壓V時(shí)，在結(jié)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變電流，js=jcsin(ωt+φ0)

其中交變電流的頻率ω=(2e/h)×V第三十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五384、約瑟夫森效應(yīng)

輻射電磁波電磁波的頻率為：利用該式可以精確地算出基本常數(shù)e和h的比值，其精確度是以前從未達(dá)到的。第三十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五394、約瑟夫森效應(yīng)

將超導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)透入氧化層，這時(shí)超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨外磁場(chǎng)大小作有規(guī)律的變化。

其中結(jié)磁通量φj=B*S，φ0磁通量子。宏觀量子衍射現(xiàn)象第三十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五404、約瑟夫森效應(yīng)

約瑟夫森的這一重要發(fā)現(xiàn)為超導(dǎo)體中電子對(duì)運(yùn)動(dòng)提供了證據(jù)，使對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入。約瑟夫森效應(yīng)成為微弱電磁信號(hào)探測(cè)和其他電子學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。誕生了一門(mén)新的學(xué)科－－超導(dǎo)電子學(xué)1973年，NobelPrize.B.D.Josephson第四十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五415、超導(dǎo)體的宏觀量子化現(xiàn)象超導(dǎo)體中的凍結(jié)磁通是量子化的，n=0,1,2,3,…其中磁通量子第四十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五超導(dǎo)體內(nèi)的磁通量子化設(shè)當(dāng)T>Tc時(shí),把一個(gè)處于正常態(tài)的超導(dǎo)環(huán)放置于外磁場(chǎng)中。降低溫度使T<Tc，該環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)，然后撤去外磁場(chǎng)。結(jié)果是通過(guò)環(huán)孔的磁通量仍然被保持著，同時(shí)在超導(dǎo)環(huán)面薄層內(nèi)誘導(dǎo)出超導(dǎo)電流，它維持著通過(guò)環(huán)孔的磁通量。若無(wú)其他擾動(dòng)，超導(dǎo)電流與通過(guò)環(huán)孔的磁通量將長(zhǎng)期存在著。第四十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五其中φ為通過(guò)C內(nèi)部的磁通量，也就是通過(guò)環(huán)孔的通量（嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)包括通過(guò)環(huán)面薄層內(nèi)的部分）。首先，環(huán)孔內(nèi)的磁通量不變性。取環(huán)體內(nèi)一條閉合回路C，并設(shè)C足夠深入到環(huán)體內(nèi)，使C上的超導(dǎo)電流Js=0。由Jn＝E，在C上有E=0。把電磁感應(yīng)定律應(yīng)用于回路C上，有其次，這磁通量φ是量子化的由第四十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五即它只能等于某一個(gè)磁通量子φ0的整數(shù)倍。這現(xiàn)象是由于超導(dǎo)電性的量子力學(xué)本質(zhì)所引起的。因?yàn)槌瑢?dǎo)電子處于一個(gè)量子態(tài)中，繞閉合曲線一周時(shí)，由于波函數(shù)的單值性，它的相位變化只能是2π的整數(shù)倍。繞C一周后的相位變化為第四十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五△φ＝2πn，n＝0,±1,±2……式中因子2e的來(lái)源是凝聚于量子態(tài)中的基本單元是電子對(duì)（庫(kù)柏對(duì)）,它帶有電荷-2e。由于C上J=0,由條件即得其中磁通量子第四十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)證明了超導(dǎo)環(huán)內(nèi)的磁通量子化現(xiàn)象。磁通量子化在超導(dǎo)物理中具有重要作用。這現(xiàn)象再次指出矢勢(shì)A的物理實(shí)在性。因?yàn)樵诔瑢?dǎo)體內(nèi)部的回路C上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0，但A≠0，矢勢(shì)A影響著超導(dǎo)電子波函數(shù)的相位，從而導(dǎo)致磁通量子化現(xiàn)象。再次證實(shí)了微觀世界中矢勢(shì)A的物理實(shí)在性，它比B具有更基本的地位。第四十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五476、超導(dǎo)體的分類(lèi)a、根據(jù)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度劃分傳統(tǒng)超導(dǎo)體--超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度在液氦溫區(qū)的超導(dǎo)體。主要包括一些元素單質(zhì)、金屬及合金。高溫超導(dǎo)體--超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度在液氮溫區(qū)及以上的超導(dǎo)體。主要包括一些金屬氧化物。第四十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五486、超導(dǎo)體的分類(lèi)b、根據(jù)磁性質(zhì)劃分第I類(lèi)超導(dǎo)體第I類(lèi)超導(dǎo)體主要包括一些在常溫下具有良好導(dǎo)電性的純金屬，如鋁、鋅、鎵、鎘、錫、銦等

，該類(lèi)超導(dǎo)體的溶點(diǎn)較低、質(zhì)地較軟，亦被稱(chēng)作“軟超導(dǎo)體”。

Hc,Jc較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。第四十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五496、超導(dǎo)體的分類(lèi)第II類(lèi)超導(dǎo)體第II類(lèi)超導(dǎo)體主要包括金屬化合物及其合金。

高溫超導(dǎo)體屬于II類(lèi)。具有高Tc，Hc,Jc，適合于實(shí)際應(yīng)用。NbTi：Tc＝11K，H＝8.8T，Jc＝1x105ANb3Sn:15T第四十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五506、超導(dǎo)體的分類(lèi)第五十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五516、超導(dǎo)體的分類(lèi)第I類(lèi)和第II類(lèi)超導(dǎo)體的區(qū)別第五十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五526、超導(dǎo)體的分類(lèi)第I類(lèi)和第II類(lèi)超導(dǎo)體的區(qū)別第II類(lèi)超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時(shí)有一個(gè)混合態(tài)；第II類(lèi)超導(dǎo)體的混合態(tài)中有磁力線存在，而第I類(lèi)超導(dǎo)體沒(méi)有；第II類(lèi)超導(dǎo)體比第I類(lèi)超導(dǎo)體有更高的臨界磁場(chǎng)、更大的臨界電流密度和更高的臨界溫度。

第五十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五536、超導(dǎo)體的分類(lèi)第I類(lèi)和第II類(lèi)超導(dǎo)體的區(qū)別

界面能：超導(dǎo)區(qū)域和正常區(qū)域的交界面存在附加的界面能，第I類(lèi)超導(dǎo)體的界面能大于零，第II類(lèi)超導(dǎo)體的界面能小于零，所以形成混合態(tài)的能量更低。第五十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五546、超導(dǎo)體的分類(lèi)其它新型超導(dǎo)體C60：有較大的發(fā)展?jié)摿?，由于它彈性較大，比質(zhì)地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成型，而且它的臨界電流和臨界磁場(chǎng)均較大，這些特點(diǎn)使C60超導(dǎo)體更有望實(shí)用化。C60被譽(yù)為21世紀(jì)新材料的”明星”，這種材料已展現(xiàn)了機(jī)械、光、電、磁、化學(xué)等多方面的新奇特性和應(yīng)用前景。有人預(yù)言巨型C240、C540合成如能實(shí)現(xiàn)，還可能成為室溫超導(dǎo)體第五十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五556、超導(dǎo)體的分類(lèi)MgB2：二硼化鎂（MgB2），其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度達(dá)39K。二硼化鎂的發(fā)現(xiàn)為研究新一類(lèi)具有簡(jiǎn)單組成和結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)體找到新途徑。易合成和加工，容易制成薄膜或線材?？蓱?yīng)用于電力傳輸、超級(jí)電子計(jì)算機(jī)器件以及CT掃描成像儀等方面。二硼化鎂的發(fā)現(xiàn)使世界凝聚態(tài)物理學(xué)界為之興奮。第五十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五566、超導(dǎo)體的分類(lèi)NaxCoO2·yH2O六角結(jié)構(gòu)，加水超導(dǎo)，Tc＝5K…

…第五十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五57一、超導(dǎo)物理學(xué)的誕生和發(fā)展二、超導(dǎo)體的基本性質(zhì)三、超導(dǎo)體的微觀理論四、超導(dǎo)體的應(yīng)用超導(dǎo)物理學(xué)第五十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五58超導(dǎo)體的微觀理論1、預(yù)備知識(shí)2、唯象理論發(fā)展3、超導(dǎo)能隙4、同位素效應(yīng)5、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論6、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制第五十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五591、預(yù)備知識(shí)電子自旋角動(dòng)量(自旋)+e

電子繞核做軌道運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還做自旋運(yùn)動(dòng)—固有自旋。電子自旋角動(dòng)量(簡(jiǎn)稱(chēng)自旋)S只有兩種取值：第五十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五601、預(yù)備知識(shí)聲子

由于格點(diǎn)的振動(dòng)，產(chǎn)生的一系列在晶體中傳播的周期性的格波，這些格波的基本單元稱(chēng)為聲子。聲子數(shù)目的多少，表明晶格振動(dòng)的強(qiáng)弱。第六十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五612、唯象理論發(fā)展二流體模型超導(dǎo)性是一種量子現(xiàn)象。1934年，Gorter和Casimir認(rèn)為當(dāng)物體處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，一部分電子作完全有序運(yùn)動(dòng)，不受到晶格散射，沒(méi)有電阻效應(yīng)。其余電子仍屬于正常電子。

n=ns+nn相應(yīng)地，超導(dǎo)體內(nèi)的電流密度J為超導(dǎo)電流密度Js與正常電流密度Jn之和J＝Js＋

Jn第六十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五622、唯象理論發(fā)展倫敦方程1935年，F(xiàn).London和H.London倫敦方程加麥克斯韋方程成功解釋了超導(dǎo)體的一些電磁學(xué)性質(zhì)倫敦第一方程倫敦第二方程第六十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五正常電流滿(mǎn)足歐姆定律Jn＝σE由于超導(dǎo)電子運(yùn)動(dòng)不受阻尼，電場(chǎng)E將使電子加速，設(shè)v為超導(dǎo)電子速度，則有倫敦第一方程超導(dǎo)電流密度Js＝-nse

v因此可以得到------第一倫敦方程代替歐姆定律的超導(dǎo)電流方程第六十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五由倫敦第一方程可以導(dǎo)出超導(dǎo)體的零電阻性。在恒定情況下，超導(dǎo)體內(nèi)的電流完全來(lái)自超導(dǎo)電子，沒(méi)有電阻效應(yīng)。Jn＝EE＝0恒定電流Jn＝0恒定情況交變情況：有電阻損耗對(duì)低頻交流電，電阻損耗是很小的第六十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五倫敦第一方程只導(dǎo)出了超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性，還不足以完全描述超導(dǎo)體的全部電磁性質(zhì)。我們考慮Meissner效應(yīng)，它指出在超導(dǎo)體內(nèi)部B＝0，由磁場(chǎng)邊值關(guān)系當(dāng)超導(dǎo)體外部有磁場(chǎng)時(shí)，緊貼超導(dǎo)體表面兩側(cè)處應(yīng)有邊值關(guān)系：倫敦第二方程H2t=H1t，B2n=B1n，因此，磁場(chǎng)不可能在超導(dǎo)體內(nèi)側(cè)緊貼表面處變?yōu)榱?，它必存在于超?dǎo)體表面一薄層內(nèi)。由麥?zhǔn)戏匠蹋杭热怀瑢?dǎo)體內(nèi)部B＝0，則超導(dǎo)體內(nèi)部的電流亦為零。第六十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五在超導(dǎo)體內(nèi)，一定存在著電流與磁場(chǎng)相互制約的機(jī)制，使它們都只能存在于表面薄層內(nèi)，而不能深入到超導(dǎo)體內(nèi)部。------倫敦第二方程倫敦假設(shè)除了麥?zhǔn)戏匠掏?，在超?dǎo)體內(nèi)還有另一個(gè)磁場(chǎng)和電流相互制約的關(guān)系因?yàn)榕c時(shí)間無(wú)關(guān)，但可以有某種空間分布，取決于超導(dǎo)體的初始狀態(tài)。倫敦理論取這個(gè)量為零。第六十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五672、唯象理論發(fā)展倫敦方程成功預(yù)言了一些進(jìn)一步的規(guī)律性：·穿透深度:10－6cm·高頻電阻效應(yīng)第六十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五由麥克斯韋方程和第二方程可以導(dǎo)出邁納斯效應(yīng)對(duì)恒定電流，J=Js對(duì)一般超導(dǎo)體，L=10-7m。L是在超導(dǎo)體內(nèi)B值發(fā)生顯著變化的線度。第六十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五簡(jiǎn)單示例設(shè)超導(dǎo)體占滿(mǎn)z>0的上半空間，并設(shè)B沿x方向,Bx=B(z)。當(dāng)z為數(shù)個(gè)L線度時(shí)，B(z)基本上為零。L標(biāo)志著磁場(chǎng)透入超導(dǎo)體內(nèi)的線度------穿透深度電流分布L------電流穿透深度第六十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五例1求理想邁斯納狀態(tài)下，超導(dǎo)體的面電流密度s與邊界上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系。切向法向第七十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五由于邁納斯效應(yīng),在超導(dǎo)體表面產(chǎn)生超導(dǎo)電流s，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在超導(dǎo)體內(nèi)部與外場(chǎng)反向，因而把外磁場(chǎng)屏蔽，使超導(dǎo)體內(nèi)部B=0第七十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五例2處于一般邁斯納態(tài)、半徑為a的無(wú)窮長(zhǎng)超導(dǎo)圓柱體，放入均勻磁場(chǎng)B=B0ez中，柱軸與磁場(chǎng)方向平行。求磁場(chǎng)分布和超導(dǎo)電流分布。柱外：因電流為零，磁場(chǎng)的旋度和散度均為零，因此磁場(chǎng)是常數(shù)。柱內(nèi)：將L換為p。由對(duì)稱(chēng)性，磁場(chǎng)只能是柱坐標(biāo)中徑向坐標(biāo)的函數(shù)，服從方程常數(shù)零階虛宗量貝塞爾函數(shù)第七十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五邊值關(guān)系①當(dāng)a>>p,磁場(chǎng)和電流均呈指數(shù)衰減②超導(dǎo)電流在柱體內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)相反，部分抵消進(jìn)入柱體的外磁場(chǎng)。③當(dāng)a,超導(dǎo)電流為理想化的面電流分布，完全抵消進(jìn)入柱體內(nèi)的外磁場(chǎng)。第七十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五例3半徑為a、處于理想邁斯納態(tài)的超導(dǎo)球體置于均勻外磁場(chǎng)H0中，求外部真空中的磁場(chǎng)分布和超導(dǎo)面電流分布。此時(shí)超導(dǎo)體內(nèi)B=0,Js=0，

超導(dǎo)電流被視為面電流。只需求解超導(dǎo)體外部的磁場(chǎng)，邊值關(guān)系為理想邁斯納狀態(tài)下場(chǎng)分布的求解第七十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五解：球外沒(méi)有電流，可引入磁標(biāo)勢(shì)，求解標(biāo)勢(shì)的拉普拉斯方程。由軸對(duì)稱(chēng)性和無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)，可獲得解的形式為磁場(chǎng)只沿表面，法向?qū)?shù)為零，可得磁偶極矩貢獻(xiàn)表面電流：第七十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五例4有一小磁鐵（或小線圈）位于大塊超導(dǎo)體平坦的表面附近的真空中，其中磁矩m的方向與超導(dǎo)體表面垂直。試估算超導(dǎo)體外部的磁場(chǎng)分布和磁矩受到的作用力。第七十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五解：設(shè)想大塊超導(dǎo)體為無(wú)限大。設(shè)z<0的空間為處于理想邁斯納態(tài)的超導(dǎo)體，z>0的空間為真空。在z=a取可在z=-a取鏡象由場(chǎng)疊加原理得上半空間任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生磁場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)第七十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五m’在z=a處產(chǎn)生磁場(chǎng)超導(dǎo)體對(duì)磁矩m的作用能作用力：排斥第七十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五792、唯象理論發(fā)展Ginzberg-Landau方程倫敦理論的缺陷：未考慮磁場(chǎng)的影響和ns的空間分布。1950年，金茲堡和朗道提出的理論，考慮ns不僅是T的函數(shù)，而且是空間位置r和磁場(chǎng)B的函數(shù)，引入序參量Ψ(r)和矢量勢(shì)A,可以解釋更多的現(xiàn)象。Δ相干長(zhǎng)度ξ：ns有顯著變化的范圍，

~10-4cm第七十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五803、超導(dǎo)能隙

超導(dǎo)體處于正常態(tài)時(shí)，大量電子遵從泡利不相容原理按能級(jí)由低到高依次填充到費(fèi)密能級(jí)EF。正常態(tài)的能級(jí)空帶EF占滿(mǎn)正常態(tài)第八十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五813、超導(dǎo)能隙

超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，出現(xiàn)能隙，即在費(fèi)密能級(jí)EF附近出現(xiàn)寬度為2的能量間隔，這個(gè)能量間隔內(nèi)不能有電子存在，這個(gè)叫超導(dǎo)能隙。超導(dǎo)能隙能隙空帶EF占滿(mǎn)2超導(dǎo)態(tài)第八十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五823、超導(dǎo)能隙超導(dǎo)能隙的意義：

超導(dǎo)能隙的出現(xiàn)反應(yīng)了從正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中電子狀態(tài)發(fā)生了變化，產(chǎn)生了某種相互作用。直接作用：庫(kù)侖排斥，能量升高間接作用：吸引（？）第八十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五834、同位素效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的臨界溫度TC依賴(lài)于同位素質(zhì)量的現(xiàn)象稱(chēng)為：同位素效應(yīng)。第八十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五844、同位素效應(yīng)同位素效應(yīng)的意義：

M反映晶格的性質(zhì)，TC反映超導(dǎo)態(tài)下電子的性質(zhì)。同位素效應(yīng)把二者聯(lián)系起來(lái)。

超導(dǎo)與聲子（晶格振動(dòng)）有關(guān)。電子-聲子間的相互作用是引起超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素。第八十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五855、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論庫(kù)柏電子對(duì)1956年，庫(kù)柏提出超導(dǎo)態(tài)下電子對(duì)的形成是產(chǎn)生能隙的原因。

一對(duì)電子通過(guò)與聲子的相互作用而存在凈吸引作用時(shí)形成電子對(duì)的束縛態(tài)。只有兩個(gè)動(dòng)量大小相等方向相反的電子才能形成庫(kù)柏電子對(duì)。第八十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五865、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論

電子-聲子相互作用第八十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五875、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論第八十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五885、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論鐵索橋?qū)蓚€(gè)人的間接作用鼓面上的兩個(gè)棋子相互靠攏第八十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五895、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論1957年由巴丁、庫(kù)柏、施里弗創(chuàng)建了傳統(tǒng)超導(dǎo)體的量子理論，簡(jiǎn)稱(chēng)BCS理論。

該理論模型基于量子力學(xué)理論，其主要觀點(diǎn)是：在超導(dǎo)體內(nèi)部，由于電子和點(diǎn)陣之間的相互作用，在電子與電子之間產(chǎn)生了吸引力，這種吸引力使傳導(dǎo)電子兩兩結(jié)成電子對(duì)，組成每個(gè)電子對(duì)的兩個(gè)電子動(dòng)量相等、自旋方向相反，這種電子對(duì)稱(chēng)為庫(kù)珀電子對(duì)或超導(dǎo)電子。第八十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五905、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論

庫(kù)珀電子對(duì)的能量低于兩個(gè)正常電子的能量之和，因而超導(dǎo)態(tài)的能量低于正常態(tài)。在絕對(duì)零度時(shí)，全部電子都結(jié)成庫(kù)珀電子對(duì)，都是超導(dǎo)電子，隨著溫度的升高，晶格振動(dòng)能量不斷增大，庫(kù)珀電子對(duì)就不斷地被拆散并轉(zhuǎn)變?yōu)檎ｋ娮?，在溫度達(dá)到臨界溫度以上時(shí)，庫(kù)珀電子就全部被拆散，所有電子都是正常電子。第九十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五915、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論

超導(dǎo)態(tài)下電子系統(tǒng)顯示出某種剛性（有序態(tài)），使之能夠克制個(gè)別散射事件造成的阻力而產(chǎn)生零電阻效應(yīng)，亦能抗拒外來(lái)磁場(chǎng)的入侵而導(dǎo)致邁斯納效應(yīng)。第九十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五925、傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制-BCS理論BCS理論1972年，NobelPrizeJohnBardeenLeonN.CooperJ.RobertSchrieffer第九十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五936、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制高溫超導(dǎo)體的特點(diǎn)

目前發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料，如La2-xBaxCuO4、YBa2Cu3O7、Bi-Sr-Ca-Cu-O、Tl-Ba-Ca-Cu-O等，都是金屬氧化物，在本質(zhì)上是陶瓷材料。而且都是銅基氧化物，且為層狀結(jié)構(gòu)。第九十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五946、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)電性主要發(fā)生在CuO2面內(nèi)。第九十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五956、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制高溫超導(dǎo)體的相圖La2-xBaxCuO4母體：反鐵磁摻雜：超導(dǎo)第九十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五966、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制：還不清楚

高溫超導(dǎo)材料的超導(dǎo)機(jī)制不能用BCS理論來(lái)解釋。

1.BCS預(yù)言Tc不會(huì)超過(guò)40K，

2.高溫超導(dǎo)體中電聲耦合小于1/2。需要新的超導(dǎo)機(jī)理。第九十六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五976、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制幾種代表性觀點(diǎn)：共振價(jià)鍵理論1987年，安德森（P.W.Anderson）提出了共價(jià)鍵理論。該理論認(rèn)為，氧化物超導(dǎo)體的母晶體，可以認(rèn)為是莫脫（Mott）型絕緣體，其中的電子由于強(qiáng)相互關(guān)聯(lián)作用被定域在各個(gè)格點(diǎn)附近。相鄰格點(diǎn)的電子自旋相反而構(gòu)成單重態(tài)共價(jià)鍵。通過(guò)摻雜后，局域化的共價(jià)鍵系統(tǒng)受到驅(qū)動(dòng)，通過(guò)超交換作用，使其退局域化而流動(dòng)起來(lái)。若在流動(dòng)中還能保持原有的配對(duì)關(guān)系，則可視為大量定域共價(jià)鍵發(fā)生共振而轉(zhuǎn)變的一種超流的庫(kù)珀對(duì)集合，絕緣晶體則轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)體。這種由實(shí)空間定域配對(duì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰靠臻g的非局域配對(duì)機(jī)制，稱(chēng)為“共振價(jià)鍵理論”。這一理論是一種全電子理論，它與晶格振動(dòng)沒(méi)有直接聯(lián)系，它能說(shuō)明新的超導(dǎo)體的弱同位素效應(yīng)。但是，由于用它說(shuō)明具體問(wèn)題時(shí)，還需引入一些輔助性假設(shè)，目前還未得到公認(rèn)。第九十七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五986、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制雙極化子理論該理論認(rèn)為，氧化物超導(dǎo)體中含有正負(fù)離子交換復(fù)式晶格。由于極化電場(chǎng)的存在，導(dǎo)致強(qiáng)電聲子相互作用。當(dāng)電子在晶格間運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成附近晶格畸變。電子與“畸變”一起運(yùn)動(dòng)，可以構(gòu)成復(fù)合粒子，稱(chēng)為極化子。當(dāng)兩個(gè)極化子相互靠近時(shí)，聯(lián)合畸變將形成雙極化子。無(wú)數(shù)個(gè)雙極化子在空間的流動(dòng)，即形成超導(dǎo)態(tài)。雙極化子理論并未超出BCS理論的框架，與庫(kù)珀對(duì)比較，雙極化子理論則更接近實(shí)際情況。第九十八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五996、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制激子理論激子理論認(rèn)為，氧化物超導(dǎo)體可視為在氧化銅層兩側(cè)各有一金屬層，而形成夾層結(jié)構(gòu)。當(dāng)金屬層中的電子靠近氧化銅層時(shí)，電子的波函數(shù)部分有可能隧穿入氧化層，使其中的負(fù)電荷被排斥而顯示一個(gè)帶正電的空穴。電子與空穴的庫(kù)侖吸引，形成電子-空穴束縛對(duì)，稱(chēng)為激子。同時(shí)帶正電的空穴還能把另一側(cè)金屬層中的一個(gè)電子拉過(guò)來(lái)，于是兩金屬層中的電子，通過(guò)氧化層的空穴兩兩配對(duì)，構(gòu)成庫(kù)珀對(duì)而實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)。激子機(jī)制理論可以闡明氧化物超導(dǎo)體的空穴導(dǎo)電、各向異性輸運(yùn)等特點(diǎn)。問(wèn)題在于是否能把這種結(jié)構(gòu)視為金屬層與氧化物層的交疊，該理論還有待進(jìn)一步完善。第九十九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1006、高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)制期待超導(dǎo)領(lǐng)域的“相對(duì)論”第一百頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五101一、超導(dǎo)物理學(xué)的誕生和發(fā)展二、超導(dǎo)體的基本性質(zhì)三、超導(dǎo)體的微觀理論四、超導(dǎo)體的應(yīng)用超導(dǎo)物理學(xué)第一百零一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五102超導(dǎo)體的應(yīng)用超導(dǎo)體的應(yīng)用第一百零二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五103超導(dǎo)體的應(yīng)用大致可分為三類(lèi)：1.大電流應(yīng)用(強(qiáng)電應(yīng)用)：發(fā)電，輸電和儲(chǔ)能2.抗磁性應(yīng)用(強(qiáng)電應(yīng)用)：磁懸浮列車(chē)和熱核聚變反應(yīng)堆等3.電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用）：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)，濾波器，微波器件等第一百零三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五104電力應(yīng)用超導(dǎo)輸電用超導(dǎo)材料制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把可以電力幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶(hù)。高溫超導(dǎo)電纜能夠傳輸比同尺寸的常規(guī)電纜大3到5倍的功率，并且在傳輸交流時(shí)的功率損耗只占其輸送容量的1%左右，比常規(guī)電纜的8%要低得多。

第一百零四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五105電力應(yīng)用含有電纜芯、低溫容器、終端和冷卻系統(tǒng)四個(gè)部分的高溫超導(dǎo)電纜超導(dǎo)導(dǎo)線(含2120根微米直徑的鈮鈦合金纖維)第一百零五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五106電力應(yīng)用超導(dǎo)限流器利用超導(dǎo)體的正常態(tài)/超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變的特性，有效限制電力系統(tǒng)故障短路電流，能夠快速和有效地達(dá)到限流作用的一種電力設(shè)備。超導(dǎo)限流器第一百零六頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五107電力應(yīng)用超導(dǎo)限流器的作用：1.增強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性；2.

增加電力系統(tǒng)的可靠性；3.

提高電力質(zhì)量；4.

能夠與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)保護(hù)設(shè)施兼容；5.

通過(guò)調(diào)節(jié)允許的電流峰值增加電力系統(tǒng)的靈活性；6.

減少電力系統(tǒng)線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力設(shè)備的更新以降低成本；7.

提高系統(tǒng)的運(yùn)行容量。

第一百零七頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五108電力應(yīng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能利用超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或其它負(fù)載的一種電力設(shè)施。第一百零八頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五109電力應(yīng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置(一般由超導(dǎo)線圈、低溫容器、制冷裝置、變流裝置和測(cè)控系統(tǒng)幾個(gè)部件組成。)第一百零九頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五110電力應(yīng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)：1.

可長(zhǎng)期無(wú)損耗地儲(chǔ)存能量，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%；2.可通過(guò)采用電力電子器件的變流器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，響應(yīng)速度快(毫秒級(jí))；3.

由于其儲(chǔ)能量與功率調(diào)制系統(tǒng)的容量可獨(dú)立地在大范圍內(nèi)選取，可建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)；4.

除了真空和制冷系統(tǒng)外沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，使用壽命長(zhǎng)；5.在建造時(shí)不受地點(diǎn)限制，維護(hù)簡(jiǎn)單、污染小。

第一百一十頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五111電力應(yīng)用超導(dǎo)發(fā)電機(jī)利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度提高到5萬(wàn)～6萬(wàn)高斯，超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高5～10倍，達(dá)1萬(wàn)兆瓦，而體積卻減少1/2，整機(jī)重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50％。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)第一百一十一頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五112交通應(yīng)用磁懸浮列車(chē)?yán)么艖腋∽饔檬管?chē)輪與地面脫離接觸而懸浮于軌道之上，并利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車(chē)運(yùn)動(dòng)的一種新型交通工具。時(shí)速可達(dá)500公里/小時(shí)。

第一百一十二頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五113交通應(yīng)用磁懸浮列車(chē)運(yùn)行原理：托力的產(chǎn)生⊙⊙第一百一十三頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五114牽引力的產(chǎn)生：NSSNNSNS拉推拉推拉推(a)NSNS(b)SNNSNSNS拉推拉推拉推(c)NSNS(d)NSNS拉推拉推拉推SNSN(e)第一百一十四頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五115交通應(yīng)用超導(dǎo)電磁流體推進(jìn)船舶用電磁力直接推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的一種新穎的船舶推進(jìn)方式。它基于海水在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，推動(dòng)船舶前進(jìn)。該推進(jìn)方式具有無(wú)振動(dòng)、無(wú)機(jī)械磨損、噪聲小和控制靈活等特點(diǎn)，理論船速可達(dá)每小時(shí)100海里。

第一百一十五頁(yè)，共一百二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五116磁體應(yīng)用