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生活物理:超导世界的奥秘

来源:网络资源 2009-08-31 16:17:20

[标签:物理]

  超导世界的奥秘

  在电能传输过程中,由于导线电阻的存在,都要产生热效应,白白地消耗了电能,还会给机器、设备造成损害,科学爱为此伤透了脑筋,千方百计地探索电阻很小甚至为零的导体输送电能。在人类以自己的智慧和劳动踏入从未进入的低温奇异世界时,1911年科学爱发现在4.2K附近,水银的电阻消失了,这就是通常所说的超导现象。这时水银进入了一种新的状态,电阻变为零,这种特殊的导电性质的物质状态,科学爱称为超导态。从此揭开了研究超导的第一页。超导现象这一伟大发现,促使人们挖掘物质世界中超导电性所隐藏的最神秘的宝藏。

  具有超导电性的物质叫超导体,超导体电阻突然变为零的温度叫超导临界温度至今已发现有28种元素、几千种合金和化合物是超导体。超导体进入超导状态时,不仅其内的电阻为零,而且体内的磁场也为零,表现出完全的抗磁性。请看一个有趣的实验:把由三条铜腿支撑着的铅碗浸入液氦中,这时温度为4K,铅进入超导状态,当永久磁棒靠近铅碗表面时,奇怪的现象发生了,磁棒悬空漂浮在碗的上面。这是由于铅碗的完全抗磁性产生了足够大的排斥力,与磁棒受到的重力相平衡的缘故。

  长期以来,人们发现的超导体只能低温液氦区(4K左右)工作,这就需要许多低温设备和技术,费用很高且不方便,因而限制了超导体的应用。60年代开始,人们一直在探索把超导临界温度提高到液氮温区(77K)以上的办法,这就是高温超导研究。1986年高温超导研究取得了突破性的发展,科学家相继发现了许多高温超导物质。现在高温超导体的临界温度已达到130K左右,使超导体已走出了液氦的阴影,为人类挖掘超导电性所隐藏的宝藏开辟了广阔的前景。

  现在超导的应用已闯入许多重要领域,如超导磁体、超导加速器、超导电动机等。但超导的广泛应用还要克服许多障碍,超导世界的奥秘有待进一步揭示。有位超导专家说过:"如果在常温下,例如300K左右能实现超导电现象,则将使现代文明的一切技术发生变化"科学家正在超导世界中探索性能更好的高温超导材料,研究高温超导在技术上的应用。可以预见,超导奖在能源、通信、计算机、医疗、交通各个领域中大显身手,为人类造福。

 

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