超导现象简介
超导现象简介
超导现象：某些物质在温度降低到一定值时电阻会完全消失，这种现象称为超导电性。超导技术的开发和应用对国民经济、军事技术、科学实验与医疗卫生等具有重大价值。
具有超导电性的物质称为超导材料或超导体。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温超导材料和有机超导材料等。
发展概况：超导电性是荷兰科学家H.K.昂尼斯1911年发现的，他在做低温实验时，意外发现汞线冷却到4ZK时电阻突然消失了。随后科学家们发现许多金属、合金和金属间化合物也具有这种特性。1933 年，德国人W.迈斯纳发现超导体具有高抗磁性，使磁力线不能透人，人们称之为迈斯纳效应。1957年美国人J.巴丁、LN.库泊、J.R.施里弗共同提出超导微观理论(BCS理论)。1962年，英国人BD.约瑟夫森从理论上预言超导电流能够穿过一层极薄的绝缘体进入另一超导体，形成隧道超导电流。这种约瑟夫森效应随后为实验所证实。1986 年初，美国国际商用机器公司苏黎世研究所的K.A.马勒和J.G.贝诺斯发现，钡钢铜氧化合物在30K时呈现超导电性。这种陶瓷超导材料的发现，为超导技术的发展开辟了新的途径。1986年以前发现的超导材料是良导体金属、合金和金属间化合物，其临界温度最高不过232K，而马勒和贝诺斯发现的超导材料却是氧化物，临界温度比低温超导体高得多，对超导研究具有划时代的意义，世界各国对此都十分重视。1987年中国成立了超导技术专家委员会和国家超导技术联合研究开发中心，统一领导全国的超导研究工作;同年7月美国总统提出《总统超导倡议》，要求政府采取必要措施支持高温超导研究;日本政府和民间企业、大学制订了共同开发超导材料的计划。各国超导科学家以陶瓷材料为对象寻找高临界温度的超导材料，形成了一股世界性的超导研究热，忆钡铜氧化合物、秘锯钙铜氧化合物、铂钡钙铜氧化合物等高温超导材料不断涌现。自1986年以来，中国在高温超导技术攻关中取得了一系列重大成就，在某些领域达到了国际领先水平。超导材料特性超导材料最重要的特性是完全电导性和完全抗磁性。完全电导性是指在一定的温度条件下超导体的电阻为零，在这种状态下，超导体不仅可以无损耗地输送电流，而且在储存电能时也不会有损失。完全抗磁性是指材料一旦进人超导状态，磁力线就不能穿过超导体，其内部磁通量等于零。这两个特性是衡量
一种材料是否属于超导体的标准。超导材料的另一个特性是具有约瑟夫森效应或超导隧道效应，即在两块超导体之间置一绝缘层(厚度约10埃)，这时的绝缘层会成为一个“弱”超导体，电流可在其中通过。判断超导材料性能的指标是临界温度(Tc)、临界磁场(Hc)和临界电流(tc)。临界温度是指物质从有电阻变为无电阻的温度;临界磁场是指在一定的温度和无电流存在的情况下，超导体超导电性消失时的磁场阂值;临界电流是指能使超导体由超导态转变为正常态的电流密度值。Tc、Hc 和Ic数值越大，超导体的性能越好。
超导技术以及潜在应用：超导技术是研究物质在超导状态下的性质、功能以及超导材料、超导器件的研制、开发和应用的技术，是应用价值和巨大开发前景的高技术，它在军事上的潜在应用可分为强磁和弱磁两大类。超导强磁技术主要是利用超导材料能够产生很高的稳态强磁场，据此将可制成超导储能装置、超导电机和电磁推进装置。①超导储能装置。这种储能装置将可长时期储存大量的能量，然后根据需要加以释放。大型超导储能系统(储能1012焦耳)将可作为陆基自由电子激光器或天基定向能武器的功率源。②超导电机。这种电机的体积和质量将比常规电机显著缩小，功率成倍增长，效率大大提高，可为武器装备提供动力。③电磁推进装置。用超导强磁材料制造的电磁推进装置，把电能直接转变为动力，将能以很高的速度推进大质量的物体，在军事上用作舰艇的动力装置，可消除传动噪声，提高隐蔽性;也可用作电磁炮的动力装置。超导弱磁技术的理论基础是约瑟夫森效应。利用这种效应制成的超导电子器件，将具有功耗低、噪声小、灵敏度高、反应速度快等特点，可进行高精度、弱信号的电磁视l量，也司一用作超高速电子计算机元器件等。主要的超导电子器件有:①超导弱磁探坝lj器件。超导量子干涉仪、电磁传感器和磁强计等，对磁场和电磁辐射的灵敏度比常规器件高得多，可用于军事侦察。②超导计算机。采用约瑟夫森器件的超导计算机，运算速度将比普通计算机快几十倍，功耗减少到千分之一以下，散热性能很好。③超导高频探测器。如超导红外探测器、参量放大器、混频器、功率放大器等，将使空间监视、通信、导航、气象和武器系统的性能远远超过利用常规器件时的性能。发展趋势超导技术总的发展趋势是，加强超导机理和应用技术的研究，探索临界温度更高、性能更优良的新超导材料。关键问题之一是进一步探明超导材料特别是高温超导材料的性能和物理特性，另一个关键问题是高温
超导材料的合成与加工。超导突破液氮温区，给超导应用技术和理论带来一系列问题，新的高温超导材料大多具有各向异性、脆性以及难加工等特点，要达到实用化，必须在材料的合成和加工技术上取得突破，解决性能稳定化、薄膜化、集成化、线材化和批量化生产等难题。把超导体禾!半导体集成电路结合在一起，实现超导体与半导体器件一体化，也是国际上重点发展方向之一。
超导材料：无论是低临界温度超导材料还是1986年以后发现的高临界温度超导材料，都离不开低温条件。所不同的是前者必须工作在液体氦的环境中，而后者大多数只需在液体氮的条件下。利用气体的液化是创造一个低温环境的重要手段。
其中低温超导材料是具有低临界转变温度（Tc＜30K），在液氦温度条件下工作的超导材料。分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌)，Tc为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb 为基的二元或三元合金组成的β相固溶体，Tc在9K以上。最早研究的是NbZr 合金，在此基础上又出现了NbTi合金。NbTi合金的超导电性和加工性能均优于NbZr合金，其使用已占低温超导合金的95％左右。NbTi合金可用一般难熔金属的加工方法加工成合金，再用多芯复合加工法加工成以铜（或铝）为基体的多芯复合超导线，最后用冶金方法使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相（α＋β）合金，以满足使用要求。化合物低温超导材料有NbN(Tc＝16K)、
Nb
3Sn(Tc＝18.1K)和V
3
Ga（Tc＝16.8K）。NbN多以薄膜形式使用，由于其稳定
性好，已制成实用的弱电元器件。Nb
3Sn是脆性化合物，它和V
3
Ga可以纯铜或
青铜合金为基体材料，采用固态扩散法制备。为了提高Nb
3Sn（V
3
Ga）的超导性
能和改善其工艺性能，有时加入一些合金元素，如Ti、Mg等。
低温超导材料已得到广泛应用。在强电磁场中，NbTi超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等；Nb
3
Sn超导材料除用于制作大量小型高磁场（710T）磁体外，还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体；用Nb及NbN薄膜制成的低温仪器，已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于Tc低，必须在液氦温度下使用，运转费用昂贵，故其应用仍受到限制。
物理091 09103110 黄骏
离心现象及其应用全面版
离心现象及其应用全面版 一、本节教材分析教材首先从实际常见的案例中引出离心现象最后探究得到发生离心现象的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想。本节主要让学生了解离心现象产生的原因及其在生产上的应用，教学时要充分利用课本的素材，提高学生综合运用知识的能力。但是有些与离心运动有关的实际问题比较复杂，教学举例时应列举常见容易理解的例子。 二、教学任务分析本节课的三维目标制定如下： （一）知识与技能 1、知道什么是离心现象，明确物体做离心运动的条件。 2、能结合课本提出的问题具体分析，了解离心运动的应用和防止。 3、培养分析说理的能力，提高科学表述的能力。 （二）过程与方法 1、教师通过录像和多媒体课件演示，帮助学生分析离心运动产生的原因，激发学生用学过的向心力知识寻找本质规律。 2、学生通过观察实验现象，亲手操作离心实验来讨论研究，从而提高分析应用能力。 （三）情感态度与价值观
1、事物是一分为二的，有利也有弊，充分扬长避短，是一种科学态度，也是一种科学方法。 2、通过学生对几种离心机的使用和制作，把审美欣赏与操作有机结合，从而提高学生审美的感受力和鉴别力。重点难点疑点及解决办法如下：1﹑重点 理解离心运动的条件、知道离心运动的应用和防止．2﹑难点结合具体事例分析离心运动，融会贯通，举一反三．3﹑疑点离心运动是否是受到了“离心力”？4﹑解决办法由浅入深，由表及里，通过现象看本质．采用提出问题，引导学生分析和解决问题的方法，充分调动学生独立思考的积极性．三﹑学生特点及对应的教学方法1﹑学生情况分析兴趣的产生与好奇心和求知欲密切相关。好奇心是一种本能，当外界有什么新异的事物出现时，人总要去探究一下；求知欲是在好奇心的基础上发展起来的，是对知识的热烈追求；而兴趣就是在求知欲的基础上产生的，是推动学习的内在动力。所以在上课期间教师要利用各种手段来激起学生的兴趣和好奇心。2﹑教学用具与方法①用具：离心现象录像片﹑离心转台﹑小球﹑细线等。②方法：录像演示﹑动手实验﹑讨论与思考等。3﹑师生互动活动设计①教师通过录像和多媒体演示，帮助学生分析离心运动产生的原因．②学生通过观察、操作来讨论研究，提高分析应用能力．四﹑教学过程设计（一）激情引入师生共同展望xx年北京奥运会。录像播放。一起观看2004年雅典奥运会比赛片段（链球比赛）。提示学
※超导简介与超导材料的历史
神奇的超导：超导简介与超导材料的历史 神奇的超导 罗会仟周兴江 一、什么是超导？ 电阻起源于载流子（电子或空穴）在材料中运动过程中受到的各种各样的阻尼。按照材料的常温电阻率从大到小可以分为绝缘体、半导体和导体。绝大部分金属都是良导体，他们在室温下的电阻率非常小但不为零，在10－12 mΩ?cm量级附近。自然界是否存在电阻为零的材料呢？答案是肯定的，这就是超导体。当把超导材料降到某个特定温度以下的时候，将进入超导态，这时电阻将突降为零（图1），同时所有外磁场磁力线将被排出超导体外，导致体内磁感应强度为零，即同时出现零电阻态和完全抗磁性。超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度，一般定义为Tc。微观上来说，当超导材料处于超导临界温度之下时，材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对，这些电子对将同时处于稳定的低能组态，叫“凝聚体”。在外加电场驱动下，所有电子对整体能够步调一致地运动，因此超导又属于宏观量子凝聚现象。对于零电阻态，实验上已经证实超导材料的电阻率小于10－23 mΩ?cm，在实验精度允许范围内已经可以认为是零。如果将超导体做成环状并感应产生电流，电流将在环中流动不止且几乎不衰减。超导体的完全抗磁性并不依赖于超导体降温和加场的次序，也称为迈斯纳（Meissner）效应。一个材料是否为超导体，零电阻态和完全抗磁性是必须同时具有的两个独立特征。
超导态下配对的电子对又称库珀（Cooper）对。配对后的电子将处于凝聚体中，打破电子对需要付出一定的能量，称为超导能隙，它反映了电子间的配对强度。一般来说，超导态在低外磁场及低温下是稳定的有序量子态。超导体的一系列神奇特性意味着我们可以在低温下稳定地利用超导体，比如实现无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等。正因如此，自从超导发现以来，人们对超导材料的探索脚步一直不断向前，对超导微观机理和超导应用的研究热情也从未衰减。随着对超导研究的深入，一系列新的超导家族不断被发现，它们展现的新奇物理现象也在不断挑战人们对现有凝聚态物理的理解，同时实验技术手段也因此得以加速进步，理论概念更是取得了诸多飞跃。已逾百年的超导研究，在诸多科学家的推动下，依旧不断展示新的魅力！ 金属Hg在4.2K以下的零电阻态
超导现象原因
美国科学家找到物质为何具有“超导电性”原因- - 据太空新闻网10月28日消息，美国能源部国家实验室的科学家们在最新的研究中发现了一个新的现象，可以解释为什么物质在一定的清晰度条件下具有超导电性。所谓超导电性，是指物质在一定的温度条件下其电阻下降为零的现象。科学家们在研究超导化合物时发现，化合物内部电子的分布是不平均的，在电子分布稀少或者没有电子的地方会形成一个"空穴"，而这个空穴可能就是让物质具备超导能力的原因。科学家们的这一发现被发表在了10月28日出版的《自然》杂志上。 科学家们研究了由锶、铜和氧等成份组成了超导化合物(科学家们通常称之为SCO)，这种化合物是铜酸盐的一种。铜酸盐是含有铜氧化物的盐类物质的总称。在SCO超导化合物中，科学家们发现了一个"结晶体空穴"，它是由一些小的空穴按一定的规律严格排列而成的。科学家们表示，这些洞肯定发生了一些变化，就象电子，可能所有的电子都联系在了一起，也许这就是让化合物具有超导性能的原因所在。 负责这项研究的物理学家彼得·阿伯玛特表示，研究中发现的这咱结晶空穴是一种非常奇特的现象，它的形成是那些小的空穴相互之间直接作用的的结果。以此类推，科学家们认为其它的铜酸盐也有可能在一定的温度条件下具有超导性能。 SCO化合物的结构就象一个三明治，两层不同的铜氧化物当中夹着一层锶原子。在第一层中，铜氧化物的分子形状是呈长形的平行排列，而在另一层铜氧化物分子的分布是一种阶梯式的结构，其中就含有许多的晶体空穴。 晶体空穴实质上是物质内部电荷排列的一种形式。科学家们认为物质内部电荷排列方式是非常重要的，因为超导性能可能就是因为某种特殊的电荷排列而造成的或者说是当物质内部的电荷排列接近两种排列方式的界限时就会出现超导现象。科学家们目前正在对其它的拥有带状晶体空穴和其它一些磁性空穴的铜酸盐进行类似的研究。 阿伯玛特表示，我们认为结晶体空穴和电荷和条状分布是有关系的，尤其是在SCO化合物中，这种结晶体空穴是电荷分布的一种极端状态的表现，也就是说这种分布状态只能出现于铜氧化物呈梯状分子结构的那一层里，而不是在整个的铜氧化物层中。 阿伯玛特和他的同事们利用美国国家同步加速器光源发射出的X射线对SCO化合物进行了研究，观测了不同波长的X射线在SCO化合物中的反应。美国国家同步加速器光源是一个专门用来产生X射线、红外线和紫
【高中物理】离心现象及其应用
离心现象及其应用 一、素质教育目标 （一）知识教学点 1．知道什么是离心现象,明确物体做离心运动的条件 2．能结合课本提出的问题具体分析,了解离心运动的应用和防止． （二）能力训练点 培养分析说理的能力,提高科学表述的能力． （三）德育渗透点 事物都是一分为二的,有利也有弊,充分扬长避短,是一种科学态度,也是一种科学方法．（四）美育渗透点 通过学生对几种离心机的使用,把审美欣赏与操作有机结合,从而提高学生审美的感受力和鉴别力． 二、学法引导 让学生动手去做各种离心演示实验,激发学生在结合学过的向心力知识寻找本质规律． 三、重点·难点·疑点及解决办法 1．重点 理解离心运动的条件、知道离心运动的应用和防止． 2．难点 结合具体事例分析离心运动,融会贯通,举一反三． 3．疑点 离心运动是否受到“离心力”？ 4．解决办法 由浅入深,由表及里,通过现象看本质．采用提出问题,引导学生分析和解决问题的方法,充分调动学生独立思考的积极性． 四、课时安排 1课时 五、教具学具准备 录像片：常见的离心现象． 课件：离心运动的应用和防止 多媒体设备 六、师生互动活动设计 1．教师通过录像和多媒体演示,帮助学生分析离心运动产生的原因． 2．学生通过观察、操作来讨论研究,提高分析应用能力． 七、教学步骤 （一）明确目的 （略） （二）整体感知 这一节课不是可有可无的课,要充分利用课本的素材,提高学生综合运用知识的能力．（三）重点、难点的学习与目标完成过程 1．离心现象 提问：物体为什么能做圆周运动？ 是因为物体受到向心力,向心力使物体维持在圆周轨道上,而不是沿圆周切线方向飞离轨道．
反问：如果向心力突然消失,会出现什么情况？ 学生议论． 演示录像片． 再问：如果合力不足于提供所需的向心力,会出现什么情况？ 演示录像片,学生议论． 小结：做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动称做为离心运动． 注意：离心运动的原因是合力突然消失,或不足以提供向心力,而不是物体又受到什么“离心力”． 2．离心运动的应用和防止 教学方法是：现看录像或课件,思考其中原因,互相议论交流． 注意学生表述的科学性,培养习惯,提问能力． 实例1：离心干燥器 实例2：洗衣机脱水 实例3：体温计甩水银柱 实例4：棉花糖的产生 实例5：汽车转弯 实例6：高速转动的砂轮 鼓励学生再举例说明离心运动的应用和防止 （四）总结、扩展 离心现象是一种常见的现象,要理解其产生的原因,并会用来解释有关的问题． 讨论：撑开的雨伞上附有雨水,转动伞柄,雨水会被甩去,试分析雨滴运动的轨迹． 八、布置作业 阅读课文 对雨伞甩雨水问题定量讨论：若已知伞柄半径为r,角速度为ω,高为h,求雨滴落到地面上的轨迹． 九、板书设计 离心现象及其应用 1．离心现象 2．离心运动的应用和防止 十、背景知识与课外阅读 潮汐产生的原因 到过海边的人都知道,海水有涨潮和落潮现象．涨潮时,海水上涨,波浪滚滚,景色十分壮观；退潮时,海水悄然退去,露出一片海滩．我国古书上说：“大海之水,朝生为潮,夕生不汐”．那么,潮汐是怎样产生的？ 古时候,很多资哲都探讨过这个问题,提出过一些假想．古希腊哲学家柏拉图认为地球和人一样,也要呼吸,潮汐就是地球的呼吸．他猜想这是由于地下岩穴中的振动造成的,就像人的心脏跳动一样． 随着人们对潮汐现象的不断观察,对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识．我国古代余道安在《海潮图序》一书中说：“潮之涨落,海非增减,盖月之所临,则之往从之．”汉代思想家王充在《论衡》中写到：“涛之起也,随月盛衰”．他们都指出了潮汐与月球有关系．到了17世纪80年代,英国科学家牛顿发现了万有引力定律以后,提出了潮汐是由于月球和太阳对海水的吸引力引起的假设,从而科学地解释了潮汐产生的原因． 原来,海水随着地球自转也在旋转,而旋转的物体都受到离心力的作用,使它们有离开旋
传统超导体简介
2014年5月24日 传统超导体简介 LH·ZW 摘要：如今超导体在社会生产中扮演着越来越重要的作用，不管是急速发展着的电子工业 还是磁悬浮列车的发展都与超导体的发展息息相关。并且一直以来有着神秘色彩超导体在我们心目中都是高端得遥不可及的，而当今社会的发展却因之而大放异彩，所以对于超导体的机制及其应用我们还是应该学习的。 关键词：电磁学超导体零电阻现象迈斯纳效应超导发电磁悬浮列车 引言 超导体与电磁相关原理不无关系。超导体没有电阻是一材料宏观表现出来的性质，并且在我们现有的认知当中，当温度到达（升高或降低）该材料的某一临界值时，其温度会变为让人们一直以来都不为理解且震惊的零值，即是不可思议的没有电阻现象。且超导的最具特点与价值的是其完全导电性和完全抗磁性，由此使得其在社会生活生产中扮演着重要的角色。 一．超导体分类 现在对于超导体的分类并没有统一的标准，通常的分类方法有以下几种： ?通过材料对于磁场的相应可以把它们分为第一类超导体和第二类超导体：对于第一类超导体只存在一个单一的临界磁场，超过临界磁场的时候，超导性消失；对于第二类超导体，他们有两个临界磁场值，在两个临界值之间，材料允许部分磁场穿透材料。 ?通过解释的理论不同可以把它们分为：传统超导体（如果它们可以用BCS理论或其推论解释）和非传统超导体（如果它们不能用上述理论解释）。 ?通过材料达到超导的临界温度可以把它们分为高温超导体和低温超导体：高温超导体通常指它们的转变温度达到液氮温度（大于77K）；低温超导体通常指它们需要其他特殊的技术才可以达到它们的转变温度。 ?通过材料可以将它们分为化学材料超导体比如：铅和水银；合金超导体比如：铌钛合金；氧化物超导体,比如钇钡铜氧化物；有机超导体,比如：碳纳米管。 二．一般超导体（即第一类超导体）的微观机制 1.电阻成因：很多宏观现象可以从微观领域中得到解释。电流是导体中电子的定向移动。电子在原子间移动时，由于电子与原子核间的电磁力的作用，会引起原子振动。众所周知，在正常导体中，一些电子没有被束缚到个别原子上，而是可以通过正离子的晶格自由运动。而电流通过晶格运动时），特别是金属中电子与晶格缺陷碰撞散射，以及在运动过程中其会与晶格振动相互作用而带来宏观上的电阻现象（1）（2）。这就是电阻的成因。 2.超导形成：由电阻成因知我们欲形成超导则要使得那电磁力的作用得到消除进而使得原子消除振动，从而使得电阻为零形成超导。并且由科学研究知在低温下核外电子运转速率
科技小论文：常温超导体
改变世界——常温超导体 摘要： 火力发电厂可以建造在任何地方，但利用可再生能源的绿色电厂就要谨慎选址了，因为高原上才有强劲的风，沙漠中方能长沐日光，因此要向绿色能源转变，我们面临的最大挑战之一，就是如何跨越数百千米的距离，将这些来自偏远之地的电力输送至城市。何为超导： 超导是指导电材料在温度接近绝对零 度的时候，物体分子热运动下材料的电阻趋近于0的性质。“超导体”是指能进行超导 传输的导电材料。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。人类最初发现物体的超导现象是在1911年。当时荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes，1853～1926）等人发现，某些材料在极低的温度下，其电阻完全消失，呈超导状态。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。（来自：必应） 发明经历： 1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼 斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去 电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的 这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一 定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。（来自：百 度百科） 常温超导体： 室温超导体，即为室温下电阻为零的导电体。电能因输电线存在电阻而变成热量白白损耗，是远距离电力传输中困扰人们的一大难题。随着低温超导体被发现，超导电缆逐渐投入应用，但是复杂的制冷设备和加工工艺，依然使输电成本难以降低。因此，科学家希望能找到一种可以在常温下就实现 超导的导电体。 在2014年以前，学术界认为室温超导 体是个理想化的概念，现实中基本不可能存在室温超导体，但是，在2014年12月，多家媒体突然报道常温超导被证实。尽管只能存在几皮秒，但是这也许就是真的突破的开始。以前的问题是怎么找到常温超导材料，现在的问题变了——怎么让常温超导材料 坚持久一点！（来自：百度百科） 工业应用背景： 常温超导技术可广泛应用于铁道、机动车、发电机、马达、蓄电池、变压器、航空、船舶、诊断装置、电脑等众多行业。应用常温超导技术的机动车，不使用一切石化燃料，可全自给动力且有超环保性能。应用常温超导技术的磁浮列车，车身轻、极低噪音、时速达500公里以上，可使列车浮上地面达 10厘米（其他磁浮列车浮上地面仅8毫米），除发生严重事故外，列车行驶时与轨道接触的危险性极小，故在安全性能上大大超过其他磁浮列车。 结语： 最先进的超导电缆可将电能输送几千 千米而仅有百分之几的损耗。但麻烦的是，电缆必须一直浸在77K(约-196℃)的液氮之中。因此，如果要架设这样的电缆，每隔一千米左右就必须安装泵机和冷却设备，大大增加了超导电缆方案的成本和复杂程度。 能在常温常压下工作的超导体，将使全球化电力供应梦想成真。通过横穿地中海底的超导电缆，非洲撒哈拉沙漠的太阳也可以给西欧供电。然而，制作室温超导体的秘诀至今依然成谜，与1986年时没有什么两样——研究人员就是在那一年，首次制备出了可在相对“高温”的液氮中实现超导的物质(此前的超导体需要冷却至23K以下)。 2008年，一大类以铁元素为基质的全 新超导体(铁基超导体)被人发现。理论学家 能够找到高温超导体工作机制的希望也因 此而大增(参见《环球科学》2009年第8期《高温超导“铁”的飞跃》)。如果掌握了 这一机制，室温超导体也许就不再遥不可及。
超导现象和超流体现象的关系
第五十四章：论超导现象和超流体现象的关系 ——灵遁者 我相信你和我一样，第一次听到超导概念的时候，是诧异的。竟然还有这样的现象，其实令我们诧异的现象，有很多很多的。只要你愿意去找，去发现，物理世界的奇妙，会伴随你一生。但很多令我们诧异的现象，我们也找到了原因。这就是人类的智慧。 1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失。后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，H·卡茂林·昂内斯称之为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 首先电阻是描述导体导电性 能的物理量，用R表示。电阻由导 体两端的电压U与通过导体的电流 I的比值来定义，即R=U/I。所以， 当导体两端的电压一定时，电阻愈 大，通过的电流就愈小; 反之，电 阻愈小，通过的电流就愈大。因此， 电阻的大小可以用来衡量导体对 电流阻碍作用的强弱，即导电性能的好坏。电阻的量值与导体的材料、形状、体积以及周围环境等因素有关。 超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 迈斯纳效应于1933年被瓦尔特·迈斯纳与罗伯特·奥克森菲尔德在量度超导锡及铅样品外的磁场时发现。在有磁场的情况下，样品被冷却至它们的超导相变温度以下。在相变温度以下时，样品几乎抵消掉所有里面的磁场。他们只是间接地探测到这个效应；因为超导体的磁通量守恒，当里面的场减少时，外面的场就会增加。这实验最早证明超导体不只是完美的导电体，并为超导态提供一个独特的定义性质。 当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流在超导体内部形成的磁场，恰好和磁体的磁场大小相等，方向相反。这两个磁场抵消，使超导体内部的磁感应强度为零，B=0，即超导体排斥体内的磁场。 在弱场下，超导体几乎“排斥”掉所有的磁通量，磁力线无法穿透超导体。它通过在其表面建立起电流来达到这点。这些表面电流的磁场与外加的磁场在超导体内互相抵消。由于场排斥（或抵消）并不随时间而改变，所以导致这效应的
离心现象及其应用
第二章 第三节 离心现象及其应用（导学案） 编制：李军润 审核：杨玉蓉、刘晋君 班级 第 组 姓名 ● 学习目标 （1）知道什么是离心现象。 （2）知道物体做离心运动的条件。 （3）能结合生活中的实例解释离心现象，知道离心运动的应用和危害的防止。 ● 预习案（15分钟） 一、教材助读：通过阅读教材完成下列填空 (1)做圆周运动的物体，在所受合外力 或 的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象。 (2)在实际中，利用离心现象工作的机械叫做 。 (3)物体做离心运动的条件。当物体所受的 突然消失或 不足以提供向心力时物体就做离心运动。 (4)离心运动的应用主要有 、 、 等。 (5)离心运动危害的防止的应用主要有 、 、 等。 ● 熟记规律—我思考、我收获 1.物体做离心运动的两种情况 （1）向心力突然消失时，物体沿切线方向飞出。此后物体若不受其他力作用，则物体做直线运动。 （2）当物体所受的合外力不足以提供物体做圆周运动所需向心力时，物体沿某条曲线做逐渐远离圆心的运动。 2.物体做离心运动的条件 (1) 物体做圆周运动时，由各种性质的力提供向心力F 供，由2 2v F m mR R ω==决定需要的向心力F 需，当=F F 需供时，物体就做圆周运动。 （2）当
（1） 汽车转弯时要限速：在水平路面上行驶的汽车，转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。如果转弯时速度过大，所需的向心力F 大于最大静摩擦力2max mR F ω>，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在转弯处，车辆行驶不允许超过规定的速率。 （2） 汽车过桥要限速：汽车过桥时的运动轨迹是一个圆周，在桥顶的向心力由重力和桥面的支持力提供，由于向心力的大小不可能超过重力的大小，所以汽车速度也有最大值。 （3） 转动的砂轮和飞轮要限速：高速转动的砂轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故。 二、预习自测 1．下列说法中，正确的是 ( ) A ．物体做离心运动时，将离圆心越来越远 B ．物体做离心运动时，其运动轨迹一定是直线 C ．做离心运动的物体，一定不受到外力的作用 D ．做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动 2．关于洗衣机脱水桶的有关问题，下列说法中正确的是( ) A ．如果衣服上的水太多脱水桶就不能进行脱水 B ．脱水桶工作时衣服上的水做离心运动，衣服并不做离心运动 C ．脱水桶工作时桶内的衣服也会做离心运动，所以脱水桶停止工作时衣服紧贴在桶壁上 D ．白色衣服染上红墨水时，也可以通过脱水桶将红墨水去掉使衣服恢复白色 我们思考：脱水桶脱水时，当水滴所受力附着力不足于维持其做圆周运动所需的向心力时，水则脱离衣物使其变干。 3．下列关于骑摩托车的有关说法中，正确的是( ) A ．骑摩托车运动时，不会发生离心运动 B ．摩托车轮胎的破裂是离心运动产生的结果 C ．骑摩托车拐弯时摔倒一定都是离心运动产生的 D ．骑摩托车拐弯时速率不能太快，否则会产生离心运动向圆心的外侧跌倒 探究案 一、共同探究 1.离心现象 例1.（单选）下列关于离心现象的说法正确的是（ ） A .当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B .做圆周运动物体所受的外力都突然消失时做背离圆心的圆周运动 C .做圆周运动的物体所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动 D .做圆周运动的物体所受的一切力都突然消失时它将做曲线运动
超导现象和超流现象的关系
论超导现象和超流体现象的关系 ——灵遁者 我相信你和我一样，第一次听到超导概念的时候，是诧异的。竟然还有这样的现象，其实令我们诧异的现象，有很多很多的。只要你愿意去找，去发现，物理世界的奇妙，会伴随你一生。但很多令我们诧异的现象，我们也找到了原因。这就是人类的智慧。 1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失。后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，H·卡茂林·昂内斯称之为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 首先电阻是描述导体导电性能的物理量，用R表示。电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义，即R=U/I。所以，当导体两端的电压一定时，电阻愈大，通过的电流就愈小; 反之，电阻愈小，通过的电流就愈大。因此，电阻的大小可以用来衡量导体对电流阻碍作用的强弱，即导电性能的好坏。电阻的量值与导体的材料、形状、体积以及周围环境等因素有关。 超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 迈斯纳效应于1933年被瓦尔特·迈斯纳与罗伯特·奥克森菲尔德在量度超导锡及铅样品外的磁场时发现。在有磁场的情况下，样品被冷却至它们的超导相变温度以下。在相变温度以下时，样品几乎抵消掉所有里面的磁场。他们只是间接地探测到这个效应；因为超导体的磁通量守恒，当里面的场减少时，外面的场就会增加。这实验最早证明超导体不只是完美的导电体，并为超导态提供一个独特的定义性质。 当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流在超导体内部形成的磁场，恰好和磁体的磁场
超导技术及其发展历程
超导技术 超导技术的主体是超导材料。简而言之，超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。 1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。 海克·卡末林·昂内斯 海克·卡末林·昂内斯（Heike Onnes，1853年9月21日－1926年2月21日），荷兰物理学家，超导现象的发现者，低温物理学的奠基人。1853年出生于荷兰的格罗宁根，1894年创建了莱顿大学低温物理实验室，建立了大型液化气工厂，1904年液化了氧气，两年后又液化了氢气，并在1908年7月10日首次液化了氦气，以-269 °C(4K)刷新了人造低温的新纪录。1911年由于对物质在低温状态下性质的研究以及液化氦气，昂内斯被授予诺贝尔物理学奖。1923年，昂内斯退休，1926年在莱顿逝世。为纪念他，莱顿大学物理实验室1932年被命名为“卡末林·昂内斯实验室”。 汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度，其中Nb3Ge 的转变温度为23.2K，这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。 人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。（1）瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金
第九章 超导电性
第九章 超导电性 1911年荷兰物理学家昂内斯(H.R.Onnes)在研究水银在低温下的电阻时，发现当温度降低至4.2K 以下后，水银的电阻突然消失，呈现零电阻状态。昂内斯便把这种低温下物质具有零电阻的性能称为超导电性。1933年迈斯纳(W. Meissner)和奥克森菲尔德(R. Ochsenfeld)发现，不仅是外加磁场不能进入超导体的内部，而且原来处在外磁场中的正常态样品，当温度下降使它变成超导体时，也会把原来在体内的磁场完全排出去。到1986年，人们已发现了常压下有28种元素、近5000种合金和化合物具有超导电性。常压下，Nb 的超导临界温度T c =9.26K 是元素中最高的。合金和化合物中，临界温度最高的是Nb 3Ge ，T c =23.2K 。此外，人们还发现了氧化物超导材料和有机超导材料。 1987年2月，美国的朱经武等宣布发现了T c ～93K 的氧化物超导材料，同月21日和23日，中国科学院物理所的赵忠贤、陈立泉等人和日本的S. Hikami 等人也都独立地发现Y-Ba-Cu-O 化合物的T c ～90K 。中国学者率先公布了材料的化学成份。液氮温区超导材料的出现激起了全世界范围的对高临界温度超导材料研究的热潮。 发现超导电性是二十世纪物理学特别是固体物理学的重要成就之一。在超导电性领域的研究工作中，先后有九位科学家前后四次荣获诺贝尔物理学奖。 §9.1 超导电性的基本性质 物质由常态转变为超导态的温度称其为超导临界温度，用T c 表示。超导临界温度以绝对温度来度量。超导体与温度、磁场、电流密度的大小密切相关。这些条件的上限分别称为临界温度(critical temperature, T c )、临界磁场(critical magnetic field, H c )和临界电流密度(critical electric current density, J c )。超导电性有两个最基本的特性：完全导电性和完全抗磁性。 9.1.1 完全导电性 对于超导体来说，在低温下某一温度T c 时，电阻会突然降为零，显示出完全导电性。图9.1表示汞在液氦温度附近电阻的变化行为。在4.2K 下对铅环做的实验证明，超导铅的电阻率小于3.6×10-25Ω·cm ，比室温下铜的电阻率的4.4×10-16分之一还小。实验发现，超导电性可以被外加磁场所破坏，对于温度为T (T ＜T c ＝的超导体，当外磁场超过某一数值H c (T )的时候，超导电性就被破坏了，H c (T )称为临界磁场。在临界温度T c ，临界磁场为零。H c (T )随温度的变化一般可以近似地表示为抛物线关系： ?????????=21)(c co c T T H T H （9.1）
离心现象及其应用教学教案
离心现象及其应用教学教案Centrifugal phenomenon and its application teaching plan
离心现象及其应用教学教案 前言：本文档根据题材书写内容要求展开，具有实践指导意义，适用于组织或个人。便于学习和使用，本文档下载后内容可按需编辑修改及打印。 教学目标 知识目标： 1、知道离心运动及其产生的原因. 2、知道离心现象的一些应用和可能带来的危害. 能力目标： 1、培养学生应用理论知识解决实际问题的能力 情感目标 1、培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯. 教学建议 教材分析 教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想.
教法建议 学习离心运动的概念时，通过充分讨论，让学生明确几点： 第一：做圆周运动的物体，一旦失去向心力或向心力不足，都不能再满足把物体约束在原来的'圆周上运动的条件，这时会出现物体远离圆心而去的现象. 第二：可补充加上提供的向心力F大于物体所需向心力时，（），表现为向心的趋势（离圆心越来越近）这对学生全面理解“外力必须等于时，物体才可做匀速圆周运动”有好处. 第三：离心运动是物体具有惯性的表现，而不是物体受到“离心力”作用的结果.有些学生可能提出，“离心力”的问题，教师可以说明那是在另一参照系（非惯性系）中引入的概念，在中学阶段不予研究. 关于离心运动的应用和防止，可引导同学讨论完成. 教学设计方案 离心现象及其应用 教学重点：离心运动产生的条件
教学主要设计： 一、离心运动 （一）讨论：在光滑水平面上，用细绳系一个小球，使其在桌面上做匀速圆周运动.若细绳突然断了，小球将如何运动?若拉绳的力变小了，小球如何运动?若拉绳的力变大了，小球如何运动? （二）展示“魔盘”娱乐设施的动画资料 讨论：“魔盘”上的人所需向心力由什么力提供?为什么转速一定时，有的人能随之一块做圆周运动，而有的人逐渐向边缘滑去? （三）用提供的力与需要的向心力的关系角度解释上述现象，得到离心运动的条件和概念.（配合1） 二、离心运动的应用和防止： 可提出一些问题让学生讨论解决：如： （1）洗衣机的脱水筒中的衣物上的水滴，在脱水筒工作时，水滴需要的向心力由什么决定?提供的向心力由什么决定?什么情况下，水滴将被甩出?
超导现象简介
超导现象简介 超导现象：某些物质在温度降低到一定值时电阻会完全消失，这种现象称为超导电性。超导技术的开发和应用对国民经济、军事技术、科学实验与医疗卫生等具有重大价值。 具有超导电性的物质称为超导材料或超导体。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温超导材料和有机超导材料等。 发展概况：超导电性是荷兰科学家H.K.昂尼斯1911年发现的，他在做低温实验时，意外发现汞线冷却到4ZK时电阻突然消失了。随后科学家们发现许多金属、合金和金属间化合物也具有这种特性。1933 年，德国人W.迈斯纳发现超导体具有高抗磁性，使磁力线不能透人，人们称之为迈斯纳效应。1957年美国人J.巴丁、LN.库泊、J.R.施里弗共同提出超导微观理论(BCS理论)。1962年，英国人BD.约瑟夫森从理论上预言超导电流能够穿过一层极薄的绝缘体进入另一超导体，形成隧道超导电流。这种约瑟夫森效应随后为实验所证实。1986 年初，美国国际商用机器公司苏黎世研究所的K.A.马勒和J.G.贝诺斯发现，钡钢铜氧化合物在30K时呈现超导电性。这种陶瓷超导材料的发现，为超导技术的发展开辟了新的途径。1986年以前发现的超导材料是良导体金属、合金和金属间化合物，其临界温度最高不过232K，而马勒和贝诺斯发现的超导材料却是氧化物，临界温度比低温超导体高得多，对超导研究具有划时代的意义，世界各国对此都十分重视。1987年中国成立了超导技术专家委员会和国家超导技术联合研究开发中心，统一领导全国的超导研究工作;同年7月美国总统提出《总统超导倡议》，要求政府采取必要措施支持高温超导研究;日本政府和民间企业、大学制订了共同开发超导材料的计划。各国超导科学家以陶瓷材料为对象寻找高临界温度的超导材料，形成了一股世界性的超导研究热，忆钡铜氧化合物、秘锯钙铜氧化合物、铂钡钙铜氧化合物等高温超导材料不断涌现。自1986年以来，中国在高温超导技术攻关中取得了一系列重大成就，在某些领域达到了国际领先水平。超导材料特性超导材料最重要的特性是完全电导性和完全抗磁性。完全电导性是指在一定的温度条件下超导体的电阻为零，在这种状态下，超导体不仅可以无损耗地输送电流，而且在储存电能时也不会有损失。完全抗磁性是指材料一旦进人超导状态，磁力线就不能穿过超导体，其内部磁通量等于零。这两个特性是衡量
超导电现象与超导体
超导电现象与超导体 超导电性是某些物质在低温下出现的电阻为零和排斥磁感线的现象，这类物质称为超导体． 1911年，荷兰物理学家昂里斯发现，当温度降到4.2K时，水银的电阻突然消失，第一次发现了超导电现象．水银电阻随温度变化的实验曲线如图1所示．从图中可以看到，当温度T＞T1时，水银具有通常的导电性，处于正常态；当T＜T2时，水银的电阻完全消失，进入超导态．T1是从正常态向超导态转变的拐点处的温度，称为起始转变温度．T2是电阻完全消失的温度，称为零电阻温度．以后，人们又相继发现了28种元素在常压下、15种元素在高压下，具有超导性，五千多种合金和化合物也具有超导性，其电阻率随温度的变化也有类似于图1的曲线． 超导体的理想导电性和完全抗磁性是超导体的两个独立而又相互联系的基本性质，常用来作为确定物质是否具有超导性的判据． 理想导电性处于超导态下的超导体的电阻极小，在目前的测量精度内测不出来，说明其电阻率的上限为10-27Ω·m，仅为室温下铜的电阻率（1.67×10-8Ω·m）的千亿亿分之一，完全可以视为零．美国麻省理工学院在磁场中放上用超导材料做成的环，待环冷却至超导态后把磁场撤消，由于电磁感应在环中激起感应电流，经过两年半时间的观测，没有发现环中电流所激发的磁场有明显的衰减，说明电流无明显衰减．因此，可以设想，超导体内部一旦有电流通过，几乎会永远流下去．电流流动时没有能量损失，这样就可以把目前输电线路上损失掉的30%的能量节约下来，减少变电设备上的巨大投资和由于高压输电引起的火灾、触电等事故．如果把发电机的统组线圈换成超导体，就可做成体积小、重量轻、噪音低、功率大的发电机．利用超导体，日本在1987年还研制出了效率很高的容量为72千伏安的世界上最大的交流变压器，效率达98%． 因为超导体没有因线圈过热而被烧坏的担忧，可以通过强电流，（不能超过临界电流密度，即能够维持超导态，在超导体中流过的最大电流密度J c）以产生数十万高斯的磁场．可用它做成体积小、重量轻、稳定性好、均匀度高、易于启动、能长期运转、能量损失极少的超导磁体．例如要造一个能产生10万高斯的强磁场，要用内径为0.9m的螺线管，若采用铜线并用水冷却，所需消耗的功率为6万千瓦，冷却水用量为每秒10吨．若采用液氦温度的超导体，只需消耗10千瓦的功率来制造液氦，仅是利用铜导体的六千分之一；若采用液氮温区的超导体，则更省得多．这些超导磁体可用于高能加速器、受控热核反应等需要强磁场的地方，或储存能量，或利用它所产生的磁场梯度大的特点净化废水等．超导磁体还可用于
第十章 超导体的基本现象和基本规律
第十章 超导体的基本现象和基本规律 1超导体的正常态和超导态的吉布斯自由能的差为μ0Hc 2(T)，这里Hc 是超导体的临界磁场，说明在无磁场时的超导相变是二级相变，而有磁场时的相变为一级相变。 2二级相变 在发生相变时，体积不变化的情况下，也不伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化，这一类变化称为二级相变。二级相变的特点是，两相的化学势和化学势的一级偏微商相等，但化学势的二级偏微商不相等。因此在相变时没有体积变化和潜热(即相变热)。在相变点，两相的体积、焓和熵的变化是连续的。故这种相变也称为连续相变(continuous phase transition)。 在发生相变时，有体积的变化同时有热量的吸收或释放，这类相变即称为“一级相变”。 一级相变的特点是两相的化学势相等，但有体积改变并产生相变热。也就是说，在相变点，两相的化学势的一级偏微商不相等。 3简述超导体的两个主要特征。 4试根据超导Ｂ＝０，推导出超导临界温度和外加磁场的定性关系。 5超导体都有哪些主要的物理特征？ 6什么是超导的迈斯纳(Meissner)效应？ 7超导体两个最显著的物性特征是什么？ 8什么是第Ｉ类超导体、什么是第ＩＩ类超导体？二者的本质区别是什么？ 9第一类超导体与第二类超导体对于外磁场的响应有什么区别？ 10简述约瑟夫森（Josephson ）效应。 11在超导体内存在以费米能级为中心, 宽度为?2的能隙，给出超导- 绝缘体-金属结和超导体-绝缘体-超导体结(假设两侧超导体的能隙分别为12?和22?) 的隧穿电流随电压变化的关系
高中物理必修2离心现象及其应用2
离心现象及其应用2 教学目标 知识目标： 1、知道离心运动及其产生的原因． 2、知道离心现象的一些应用和可能带来的危害． 能力目标： 1、培养学生应用理论知识解决实际问题的能力 情感目标 1、培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯． 教学建议 教材分析 教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想． 教法建议 学习离心运动的概念时，通过充分讨论，让学生明确几点： 第一：做圆周运动的物体，一旦失去向心力或向心力不足，都不能再满足把物体约束在原来的圆周上运动的条件，这时会出现物体远离圆心而去的现象．第二：可补充加上提供的向心力F大于物体所需向心力时，（），表现为向心的趋势（离圆心越来越近）这对学生全面理解“外力必须等于时，物体才可做匀速圆周运动”有好处．
第三：离心运动是物体具有惯性的表现，而不是物体受到“离心力”作用的结果．有些学生可能提出，“离心力”的问题，教师可以说明那是在另一参照系（非惯性系）中引入的概念，在中学阶段不予研究． 关于离心运动的应用和防止，可引导同学讨论完成． 教学设计方案 离心现象及其应用 教学重点：离心运动产生的条件 教学主要设计： 一、离心运动 （一）讨论：在光滑水平面上，用细绳系一个小球，使其在桌面上做匀速圆周运动．若细绳突然断了，小球将如何运动？若拉绳的力变小了，小球如何运动？若拉绳的力变大了，小球如何运动？ （二）展示“魔盘”娱乐设施的动画资料 讨论：“魔盘”上的人所需向心力由什么力提供？为什么转速一定时，有的人能随之一块做圆周运动，而有的人逐渐向边缘滑去？ （三）用提供的力与需要的向心力的关系角度解释上述现象，得到离心运动的条件和概念．（配合课件1） 二、离心运动的应用和防止： 可提出一些问题让学生讨论解决：如： （1）洗衣机的脱水筒中的衣物上的水滴，在脱水筒工作时，水滴需要的向心力由什么决定？提供的向心力由什么决定？什么情况下，水滴将被甩出？ （2）在公路转弯处，为什么车辆行驶不允许超过规定的速度？
期中论文超导现象
超导的BCS理论 学号：111060007姓名：郑雄心 摘要：本文主要介绍了巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.N.Cooper）和施里弗（J.R.Schrieffer）三人于1957年创立的关于常规超导的BCS理论，同时介绍了该理论之前的一些历史背景。并在此理论基础及实验基础上从量子力学角度分析了BCS理论的实质问题。 关键词：超导电性、BCS理论、同位素效应，能隙； 引言：BCS理论是解释常规超导体的超导电性微观理论。超导电性即某些金属或氧化物在极低的温度下，其电阻会完全消失，电流可以在其间无损耗的流动。超导现象最早由昂尼斯于1911年在研究在极低温度下金属电阻随温度变化规律时发现的。在此后的46年中，人们对于超导现象累积了大量的实验基础，理论基础。其中伦敦的唯象理论和金兹堡-朗道唯象理论在一定程度上可以解释超导体的宏观电磁性质，但对于超导电性的微观机制则直到1957年才有了一个比较令人信服的解释。BCS理论把超导现象看做一种宏观量子效应。它指出，金属中自旋和动量相反的电子可以形成所谓的“库珀对”，库珀对在晶格中可以无损耗的运动，形成超导电流。在BCS理论提出的同时，波戈留波夫（Bogoliubov）也独立的提出了超导电性的量子力学解释，它使用的波戈留波夫变换至今为人所常用。 我们知道，电子间由于库仑力的存在使电子间的直接作用是相互排斥的库伦力，无法形成电子配对。因此，可以想见电子间还存在以晶格振动（声子）为媒介的间接相互作用，而这种相互作用是相互吸引的。正是这种吸引作用导致库珀对的产生。从而超导机理可以解释为：电子在晶格中移动时会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对，在很低的温度下，这个结合能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，也就没有电阻，形成“超导”。 一，Before 1957 1933年迈斯纳和奥森菲尔德发现超导体具有完全抗磁性，即当材料处于超导态时，随着进入超导体内部的深度增加磁场迅速减小，磁场只能存在于对超导体表面一定厚度的薄层内。在此之前，人们一直把超导体视为理想导体。这一发现表明，超导体具有零电阻和完全抗磁性。迈斯纳效应还表明超导态是一种热力学状态，可以用一些热力学的研究方法进行研究。不久之后（1935年），伦敦兄弟基于经典电动力学提出了唯象理论，得到了伦敦第一，第二方程，他们同麦克斯韦方程组一起构成了超导电动力学基础，并预言只有在超导体的表面附近约10^-6cm的薄层内有不为零的磁场，称为穿透层，λ称为穿透深度。但是该理论是将完全抗磁性作为假设得到的结论，虽然预言了穿透深度的存在，但实际穿透深度比λL大好几倍，并随着电子平均自由程减小而增大。 皮帕德于1953年引入相干长度概念，提出了对伦敦理论的非局域修正。皮帕德理论最重要 的贡献是引入了非局域的概念。即超导体中超导电子之间是相干的，其相干范围是ξ p ，这 说明超导序参量ω是渐变的，而不是从内部一直延伸到超导表面。在离表面λ的范围内，磁 场的穿透导致该区域为正常区，也就是伦敦理论中的抗磁能减少区。在离表面ξ p 的范围内 虽然无超导范围的正常区但它不为磁场所穿透。皮帕德的理论的成功之处是指出界面能既可为正也可为负，解决了伦敦理论得到的界面能只能为负，从而推导出必须无限分层的不合理结论的问题。他的不足之处是在于不能解释λ与外加磁场H有关。 虽然在三十年代有关超导微观理论的发展条件不足，但是也涌现出一些很有见地、富于启发性而且对以后理论发展产生了深远影响的物理思想，这就是F.伦敦对超导电性的量子解释。