专题选读7：超导电性和高温超导体
专题选读7：超导电性和高温超导体
超导电性和高温超导体 一、超导电性 1911年，荷兰科学 0.15 家Heike Kamerlingh 汞超导转变 Onnes发现：汞的电阻 0.10- 在温度降低时，先是缓 R 慢地减小，但在T。= 4.2K附近电阻突然降为 0.05 超导态 正常态 零一称这种零电阻现象 R<1052 Tc =4.2K 为物质的超导电性。具 0 有超导电性的材料称之 0 4.1 4.2 4.3 T(K 温度 为超导体
1911年，荷兰科学 家 Heike Kamerlingh Onnes 发现：汞的电阻 在温度降低时，先是缓 慢地减小，但在Tc = 4.2K附近电阻突然降为 零—称这种零电阻现象 为物质的超导电性。具 有超导电性的材料称之 为超导体。 一、超导电性 超导电性和高温超导体 温度 汞超导转变
二、超导体重要的物理特性 1.直流零电阻效应 一些金属或其化合 (R) 物，在温度下降时，电阻 突然降为零，则称其处于 超导态一超导体。超导体 开始失去电阻时的温度称 正常金属 为超导转变温度T。温度 在T以上时，超导体与正 常导体一样，都有一定的 超导金属 电阻值，此时超导体处于 正常态，而在T以下，超 导体处于零电阻状态，即 超导态
二、超导体重要的物理特性 1. 直流零电阻效应 一些金属或其化合 物，在温度下降时，电阻 突然降为零，则称其处于 超导态 —超导体。超导体 开始失去电阻时的温度称 为超导转变温度 Tc。温度 在 Tc以上时，超导体与正 常导体一样，都有一定的 电阻值，此时超导体处于 正常态，而在 Tc以下，超 导体处于零电阻状态，即 超导态。 ρ R)( T Tc 超导金属 正常金属
为了验证超导态下，电阻是否完全消失，历史上 曾进行了著名的实验一Collins超导持续电流实验 一将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却 到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，这时环中有 电流。通过实验测量导 体环中电流的衰减情况。 实验发现：在超导 铅环中的电流在两年内 未发现丝毫的衰减！ 说明导体处于超导态 时，其电阻确实完全消 失
为了验证超导态下，电阻是否完全消失，历史上 曾进行了著名的实验——Collins超导持续电流实验 — —将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却 到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，这时环中有 电流。 通过实验测量导 体环中电流的衰减情况。 实验发现：在超导 铅环中的电流在两年内 未发现丝毫的衰减！ 说明导体处于超导态 时，其电阻确实完全消 失
1987年中科院物理所在绝对温标 38K下对YBCO超导环中的永久电流观 察了68分钟，没有发现电流的衰减，由 此计算出YBCO超导环的电阻率上限为： p<3×10-162cm
1987年中科院物理所在绝对温标 38K下对YBCO超导环中的永久电流观 察了68分钟，没有发现电流的衰减，由 此计算出YBCO超导环的电阻率上限为： cm103 16 ⋅Ω×< − ρ