超导现象

1911年，荷兰莱顿大学的卡莫拉内西意外地发现，当水银冷却到-268.98摄氏度时，水银电阻突然消失了。后来，他发现许多金属和合金具有在低温下失去电阻的特性，类似于上面提到的水银。由于其特殊的导电性，卡莫拉内西称之为超导态。卡莫拉因其发现获得了1913年诺贝尔奖。这一发现引起了全世界的震惊。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称为“超导体”。超导体的DC电阻率在一定的低温下突然消失，这被称为零电阻效应。导体没有电阻，因此当电流流过超导体时没有热损失，并且电流可以在导体中无电阻地流过大电流，从而产生超强磁场。1933年，荷兰的迈斯纳和奥尔森菲尔德共同发现了超导体的另一个极其重要的特性。当金属处于超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，但排除了原本存在于体内的磁场。对单晶锡球的实验表明，当锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然改变，磁力线似乎突然被排除在超导体之外。人们称这种现象为“迈斯纳效应”。后来，人们也做了这样一个实验:在一个浅锡板上，放入一个体积小但磁性强的永久磁铁，然后降低温度使锡板超导。这时，可以看到小磁铁实际上离开了锡板的表面，慢慢地向上漂移，没有移动。迈斯纳效应意义重大。它可以用来判断一种物质是否具有优越性。为了使超导材料实用，人们开始探索高温超导的过程。从1911年到1986年，超导温度从4.2摄氏度上升到23.22摄氏度。钡、镧和氧化铜的超导温度在86年1月被发现为30度。12月30日，记录被设定在40.2千。在87年1月，它上升到43千，很快上升到46千和53千。2月15日，98K超导体被发现，很快在14℃就有了超导的迹象。高温超导体取得了重大突破，导致超导技术的大规模应用。超导材料和超导技术具有广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们能够利用这一原理制造超导火车和超导船只。由于这些车辆将在没有摩擦的情况下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车在20世纪70年代成功地进行了载人可行性试验。自1987年以来，日本已经开始试运行。然而，故障经常发生，这可能是由高速行驶引起的湍流引起的。超导船于1992年1月27日下水，至今尚未进入实用阶段。使用超导材料制造运输工具仍有一些技术障碍，但这必将引发一波运输革命。超导材料的零电阻特性可用于输电和制造大磁体。超高压输电会造成巨大的损失，使用超导体可以将损失降到最低。然而，超导输电的应用受到限制，因为具有较高临界温度的超导体尚未进入实用阶段。随着技术的发展和新型超导材料的不断出现，超导输电的希望在不久的将来得以实现。现有的高温超导体仍处于液态氮必须用于冷却的状态，但它仍被认为是20世纪最伟大的发现之一。