中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 图2-2漂亮的北极光 图23太阳风 图2-4宇宙中的星云
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中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 (6)核聚变 众所周知,轻核的聚变可以获得取之不尽用之不竭的能量,为了实现可控热核反应而不是热核爆炸,需要解决一系列 唯题。例如,聚变只能在几百万度或更高的温度下进行,在这种温度下任何固体都将熔化而无法作为装载的‘容器”,为此, 人们采用磁场来约束等离子体,迫使等离子体的全部带电粒子按一定队形运动而不与固体器壁接触。然而,又出现了等离子 体的不稳定性问题,它使得约束无法维持到实现反应所需的时间。所以,为了解决等离子体的磁约束问题,不仅需要设计各 种磁场位形,建立巨大而复杂的托卡马克装置,图2-1就是托卡马克中的等离子体:图2-5是合肥的中国科学院等离子体研究 所的正在建造的新一代超导托卡马克HTU装置。 图25中国科学院合肥等离子体研究所的超导托卡马克HT-兀U装置
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中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 3.超导体 (1)什么是超导体 某些金属或合金的温度降到接近绝对零度时,其电阻突然变为零或接近于零,这种现象称为超导电现象。 现代超导重力仪的观测表明,超导态物体的电阻率必定小于1029m,远远小于正常金属迄今所能达到的最低电阻率0 因此,可以认为超导态的电阻率确实为零。图2·6是超导厚薄膜的微观电镜图象 od 图26超导厚薄膜的微观电镜图象 (2)超导体的发现 超导体首先由荷兰物理学家开默林一昂纳斯( Kamerlingh- Onnes heike l853-1926)图2-7)于1911年发现。昂纳斯长期 从事低温物理的硏究,是他首先打开了低温世界的大门,他创建的莱顿实验室是世界著名的低温物理硏究中心之一。他第一个
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中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 实现了氢气的液化,接着又实现了氦气的液化。1911年,他发现的水银样品在温度4.22°K~4.27K时电阻消失,接着他又发 现其他一些金属也有这种现象。昂纳斯因在低温的获得和低温下物性的研究而获得1913年诺贝尔物理学奖。 图27超导体的发现者荷兰物理学家开默林一昂纳斯 (3)转变温度 正常导体转变成超导体的温度称为转变温度。大量的研究表明,除汞外有几十种元素、数千种合金和化合物都具有超导 性。由于处在超导态的导体的电阻接近零,电流在超导体中一旦形成,便能经久不衰地持续下去,而无需电场的作用。 (4)BCS理论 1957年美国物理学家巴丁(J. Bardeen)、库柏( LN.Cooper)和施瑞弗( J.R. Schrieffer)三位理论物理学家(图2:)提出 了超导的微观理论简称BCS理论(以三人名字第一个字母命名的理论),他们三人因此而获得1972年诺贝尔物理学奖。按照 这一理论,超导的转变温度不会高于30°K,这一结论使本来已经萧条的超导物理变得更加沉闷
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