- •Вопрос 1
- •Вопрос 2
- •Вопрос3
- •Диффузионные паромасляные вакуумные насосы нвдм и нд
- •Вопрос4, 17
- •Вопрос5
- •Вопрос 13
- •Вопрос6
- •Вопрос 9
- •Вопрос7
- •Вопрос 8,34
- •Вопрос 10
- •Вопрос 11
- •2.1. Лазерные излучатели класса 1
- •2.2. Лазерные излучатели класса 2
- •2.3. Лазерные излучатели класса 3
- •2.3.1. Лазерные излучатели подкласса 3а
- •2.3.2. Лазерные излучатели подкласса 3б
- •2.4. Лазерные излучатели класса 4
- •Вопрос 14
- •Вопрос 16
- •Вопрос18
- •Вопрос15
- •Вопрос 19
- •Вопрос20
- •Определение плазмы
- •Классификация
- •Вопрос 21, 26
- •Вопрос 22
- •Вопрос 23
- •Вопрос 24
- •Вопрос 25
- •Вопрос 27
- •Вопрос 28
- •Вопрос 29
- •Вопрос 30
- •Вопрос 31
- •Вопрос32
- •10.1 Выращивание из раствора в расплаве (спонтанная кристаллизация)
- •Вопрос 33
- •Технология очистки подложек для производства микроэлектронных изделий
- •Вопрос 35
- •Основы классификации наноматериалов
- •Вопрос36
- •Свойства сверхпроводников Нулевое электрическое сопротивление
- •Фазовый переход в сверхпроводящее состояние
- •Эффект Мейснера
- •Эффект Литтла-Паркса
- •Изотопический эффект
- •Момент Лондона
Вопрос36
Основные свойства сверхпроводников
Свойства сверхпроводников Нулевое электрическое сопротивление
Электрические кабели для ускорителей в CERN: сверху обычные кабели для Большого электрон-позитронного коллайдера; внизу — сверхпроводящие для Большого адронного коллайдера.
|
|
|
Фазовый переход в сверхпроводящее состояние
Температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние для чистых образцов не превышает тысячных долей Кельвина и поэтому имеет смысл определённое значение Тс — температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Эта величина называется критической температурой перехода. Ширина интервала перехода зависит от неоднородности металла, в первую очередь — от наличия примесей и внутренних напряжений. Известные ныне температуры Тс изменяются в пределах от 0,0005 К у магния (Mg) до 23,2 К у интерметаллида ниобия и германия (Nb3Ge, в плёнке) и 39 К у диборида магния (MgB2) у низкотемпературных сверхпроводников (Тс ниже 77 К, температуры кипения жидкого азота), до примерно 135 К у ртутьсодержащих высокотемпературных сверхпроводников. В настоящее время фаза HgBa2Ca2Cu3O8+d (Hg−1223) имеет наибольшее известное значение критической температуры — 135 К, причем при внешнем давлении 350 тысяч атмосфер температура перехода возрастает до 164 К, что лишь на 19 К уступает минимальной температуре, зарегистрированной в природных условиях на поверхности Земли. Таким образом, сверхпроводники в своём развитии прошли путь от металлической ртути (4.15 К) к ртутьсодержащим высокотемпературным сверхпроводникам (164 К).
Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств. Однако, это изменение зависит от рода рассматриваемых сверхпроводников. Так, для сверхпроводников Ι рода в отсутствие магнитного поля при температуре перехода Тc теплота перехода (поглощения или выделения) обращается в нуль, а следовательно терпит скачок теплоёмкость, что характерно для фазового перехода ΙΙ рода. Когда же переход из сверхпроводящего состояния в нормальное осуществляется изменением приложенного магнитного поля, то тепло должно поглощаться (например, если образец теплоизолирован, то его температура понижается). А это соответствует фазовому переходу Ι рода. Для сверхпроводников ΙΙ рода переход из сверхпроводящего в нормальное состояние при любых условиях будет фазовым переходом ΙΙ рода.
Эффект Мейснера
Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейснера, заключающийся в выталкивании сверхпроводником магнитного потока rotB = 0 . Из этого экспериментального наблюдения делается вывод о существовании незатухающих токов внутри сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположнонаправленное внешнему, приложенному магнитному полю и компенсирующее его.
Достаточно сильное магнитное поле при данной температуре разрушает сверхпроводящее состояние вещества. Магнитное поле с напряжённостью Нc, которое при данной температуре вызывает переход вещества из сверхпроводящего состояния в нормальное, называется критическим полем. При уменьшении температуры сверхпроводника величина Нc возрастает. Зависимость величины критического поля от температуры с хорошей точностью описывается выражением
,
где Hc0 — критическое поле при нулевой температуре. Сверхпроводимость исчезает и при пропускании через сверхпроводник электрического тока с плотностью, большей, чем критическая jc, поскольку он создаёт магнитное поле, большее критического.