Сверхпроводимость проводников

План реферата.

Стр. 1. Свойство сверхпроводимого состояния…3 2. Сверхпроводник в магнитном поле…4 3. Изотермические свойства…5 4. Изотопический эффект…6 5. Квантовая основа…7 6. Условия сверхпроводимости…9 а. Сверхпроводники I и II рода…9 б. Разрушение током…10 в. Новые вещества…10 7. Некоторые применения сверхпроводимости…10 Литература…15.

В 1911 г. Камерлинг-Оннес открыл явление сверхпроводимости, изучение которого интенсивно продолжается до наших дней и составляет одно из важнейших направлений физики твердого тела. Оказалось, что при температуре, близкой к 40К, электрическое сопротивление ртути скачком обращается в нуль .

Многие металлы и металлические сплавы при температурах, близких к абсолютному нулю, переходят в особое сверхпроводящее состояние, наиболее поразительным свойством которого является с в е р х п р о в о д и м о с т ьполное отсутствие сопротивления постоянному электрическому току. Наведенный в сверхпроводящем кольце ток сохраняется неизменным практически бесконечно долго — в течение нескольких лет не удается обнаружить сколько-нибудь заметного затухания этого тока. Этот эксперимент провел в1959 г. американский ученый физик Коллинз.

Эффект сверхпроводимости состоит в исчезновении электрического сопротивления при конечной, отличной от О0 К, температуре (критическая температураТк).

Открытие Камерлинга-Оннеса повлекло исследования разных веществ -сверхпроводников и их свойств. Были отмечены резкая аномалия магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не только о сверпроводимости, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества .

Сейчас выявлена целая группа веществ -сверхпровод — ников (В 1975 их было >500).Самой высокой критической температурой среди чистых веществ обладает ниобий (Тк =9,220 К), а наиболее низкой — иридий (Т к = 0,1400 К). Сложное соединение, синтизированное в 1967 г., сохраняет сверхпроводимость до 20,10 К, в 1973 г. рекорд равнялся 22,30 К.

Критическая температура зависит не только от химического состава вещества, но и от структуры самого кристала. Например, серое олово является полупроводником, а белое оловометаллом, способным к тому же при температуре, равной 3,720 К, переходить в сверхпроводящее состояние. Бериллий-сверхпроводник в виде тонкой пленки. Некоторые вещества становятся сверхпроводниками при высоком давлении (Ва с Т к=50 К под давлением ~ 150 кбар).

Из всего следует вывод, что сверхпроводимость представляет собой коллективный эффект, связанный со структурой всего образца.

Переход металла в сверхпроводящее состояние и обратно происходит при тех значениях температуры и напряженности магнитного поля, которые соответствуют точкам на кривой зависимости Н к от температуры (рис 1.).

Учитывая обратимость перехода и различие свойств металла в сверхпроводящем и нормальном состояниях, этот переход можно рассматривать как фазовый переход между двумя различными состояниями одного и того же вещества: n-фазой (нормальное состояние) и s-фазой (сверхпроводящее состояние).

Сверхпроводник в магнитном поле.

1. В 1933 г. Мейсснером было открыто одно из свойств сверхпроводников (эффект Мейсснера).Оказалось, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводящего образца. Если этот образец при температурах более высоких, чем Тк, то в нем, как и во всяком нормальном металле, помещенном во внешнем поле. напряженность будет отличной от нуля. Не выключая внешнего магнитного поля, начнем постепенно понижать температуру. Тогда окажется, что в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле вытолкнется из образца и станет справедливым равенство В = 0 (Вмагнитная индукция, равная, по определению, средней напряженности магнитного поля в веществе).При включении внешнего поля Н в веществе появляется отличная от нуля индукция В, равная В= ?Н. Коэффициент и называется магнитной проницаемостью вещества. При ??½), то образование слоистой структуры энеогетически невыгодно и сверхпроводник существует в виде сплошной s-фазы. Такие сверхпроводники называются сверхпроводимостью I рода. К ним принадлежат почти все чистые сверхпроводники .Если же выполняется условие ?