Ch8 非理想第二类超导体
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第一类和第二类超导体的定义
超导体是指在低温下电阻为零的材料。
超导体的发现和研究是物理学领域的一项重要成果,也是现代科技的重要基础。
根据超导体的性质和特点,可以将其分为第一类和第二类超导体。
第一类超导体是指在超导状态下,磁场完全被排斥,磁通量量子化现象不明显的超导体。
第一类超导体的超导性质是由于电子和晶格之间的相互作用导致的。
在超导状态下,电子形成了一种类似于玻色子的凝聚态,从而导致电阻为零。
第一类超导体的典型代表是铅、铝等金属。
第二类超导体是指在超导状态下,磁场只能在材料内部存在,而在材料表面形成一层磁场。
此外,磁通量量子化现象明显,磁通量量子数为整数倍的超导体。
第二类超导体的超导性质是由于电子和磁场之间的相互作用导致的。
在超导状态下,电子形成了一种类似于玻色子的凝聚态,从而导致电阻为零。
第二类超导体的典型代表是铜氧化物超导体。
第一类和第二类超导体的区别在于磁场的行为。
在第一类超导体中,磁场完全被排斥,而在第二类超导体中,磁场只能在材料内部存在。
此外,第二类超导体的磁通量量子化现象明显,而第一类超导体的磁通量量子化现象不明显。
超导体是一种在低温下电阻为零的材料。
根据超导体的性质和特点,
可以将其分为第一类和第二类超导体。
第一类超导体的超导性质是由于电子和晶格之间的相互作用导致的,而第二类超导体的超导性质是由于电子和磁场之间的相互作用导致的。
第一类和第二类超导体的区别在于磁场的行为。
第一类和第二类超导体的定义
超导体是一种在低温条件下具有超导电性的材料,即在一定的电流和磁场下,其电阻为零,能够完全导电。
根据研究发现,超导体可以分为两大类:第一类超导体和第二类超导体。
第一类超导体,也称为完全超导体,是指在超导态下能够完全抵抗外部磁场的材料。
它们通常是由单质金属或合金构成,例如铅、汞等。
在超导态下,第一类超导体的电流密度不会超过一定的临界值,而外部磁场对它们的影响相对较小。
这意味着它们在外部磁场下的超导电性是非常稳定的。
第二类超导体,也称为混合超导体,与第一类超导体相比,其超导性质更加复杂。
第二类超导体通常由化合物构成,如钙钛矿型氧化物等。
在超导态下,第二类超导体的电流密度可以高于临界值,其内部存在许多微小的超导区域和正常区域,这些区域的相互作用会影响材料的超导性质。
此外,在外部磁场下,第二类超导体会在其表面形成磁通束缚区,导致其磁通量分布不均匀。
总之,第一类和第二类超导体的差异在于其对外部磁场的响应不同,第一类超导体可以完全抵御外部磁场,而第二类超导体则会在其表面形成磁通束缚区,导致其磁通量分布不均匀。
它们各自都有自己的优点和缺点,在不同的应用中都有重要的作用。
超导体【Adminstrator录入: 2008年6月14日星期六 7:10 AM 】从上一个世纪开始,随着低温技术的材料科学的发展,人们发现和认识了一个特殊的物理状态,那就是超导态。
近年,由于高温超导材料的发现,使得超导研究成为物理科学中的热门。
一、超导现象1911年,荷兰物理学家卡末林·昂尼斯(Kamerling Onnes)把水银的温度降低至 Tc =4.2K 左右时,水银的突然降低为零。
他同时发现金、银、铜、铁等很多金属都有此现象。
他于 1913 年把它命名为超导态。
即当物质的温度小于某一临界转变温度 Tc 时自动成为超导态。
如果把超导体做成圆环,放在磁场中,再把温度降低到超导转变温度Tc时,突然去除磁场,根据法拉第电磁感应电流形成原理,圆环形的超导体内就会立即产生电流,由于没有电阻,结果几年以后,这个圆环形的超导体内一直有电流流动而永不衰减,成为“永久电流”。
1933 年迈斯纳等人发现处于超导态的锡球周围的磁场的磁力线被超导态排斥在外,超导体内的磁感应强度始终为零,这个现象后来被叫做迈斯纳效应。
我们知道磁铁的同名磁极磁力线相互排斥,所以磁铁的同名磁极相互排斥。
既然超导体能排斥磁力线,所以,也会产生一个推力。
阿卡捷夫用一个有三条铜腿支撑的铅碗浸入液态氦中,使其达到超导转变温度,然后用一块磁铁由远至近地靠近铅碗,结果,因为铅碗是超导体而完全排斥磁力线,所以,铅碗的排斥力把磁铁悬浮在空中,铅碗的排斥力和磁铁重力相平衡。
据此,人们利用这个道理来制造磁悬浮列车。
超导态不是唯一决定于温度的。
昂尼斯发现,当超导导线(如铅线)中的电流超过某一临界电流强度 Ic 时,超导导线自动变成普通导线。
昂尼斯还发现把超导导线放在外磁场中,如果外磁场的强度超过某一临界磁场强度Hc超导导线也自动变成普通导线。
人们发现,超导体实际分成两类,即第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体。
第Ⅰ类超导体能够屏蔽磁场,有迈斯纳效应。
什么是超导体
超导体是一类具有超凡特性的材料,它们可以用来制造极具潜力的新
型电子设备。
要了解超导体的用处,先来了解一些其基本定义和性质。
本文通过以下内容介绍超导体及其应用。
一、定义
超导体是一类低温下强磁性物质,其电导率能大大超过普通金属,以
及可进行电力传输时无损耗的物质。
由于它没有电阻性,所以当电流
穿过它时会出现非常强大的磁场,使它成为量子物理学中最有趣的物
质之一。
二、形成原理
超导体形成的原理大致可以概括为:在低温下利用费米子的二重性对
电子的多寡导致电子进化出新的物理性质。
由于费米子的二重性,电
子在其中不会分散,而是紧紧附着在一起,形成了量子一致性,然后
再继续流动,从而形成无损耗的超导电流。
三、特性
超导体有特殊的磁性特性,就是抵抗外部磁场,即使给它施加特别强
大的磁场,也不会对它产生任何影响,这叫做Meissner效应。
另外,
它也具有超传导性和超流动性,即没有电阻。
四、应用
超导体应用场景十分的广泛,目前主要应用于磁性共振成像(MRI)、脉冲磁共振成像(MRS)、核磁共振(NMR)、等离子体领域等等。
在未来,超导体将在高速计算领域和电能传输领域发挥更重要的作用。
总之,超导体具有它独特的性质,是科技领域一项非常具有潜力的材料。
深入了解超导体,能够发掘它们无穷的可能性,从而实现一系列
新奇的技术和设备。
第一类超导体的临界磁场很低(H c (0)<),对于第二类超导体其临界磁场H c 2较高。
G 310和第一类超导体不同,第二类超导体的性质对位错、脱溶相等各种晶体缺陷很敏感。
第二类超导体的J c 与H c 无关,是独立变量例如:工业上生产的NbTi 超导线,是用一定的冷加工和热处理工艺加工,其中存在大量的位错和脱溶相,在20-90kG 磁场中,其,而一根几乎没有缺陷的NbTi 线在相同的磁场范围,245/10~102cm A J c ×≈0≈c J 定义:把成分分布均匀,没有各种晶体缺陷的第二类超导体叫做理想第二类超导体,反之则叫做非理想第二类超导体本章中阐述的内容:1. 理想第二类超导体的实验现象2. London磁通线模型3. 磁通线与表面的相互作用4. 混合态的最后阶段与表面超导电性5. 混合态的周期磁通结构第一类超导体第二类超导体B=nφ0下降很快,离开稍远,-)(1T H c(T)是理想第二类超导体的热力学临界场c3、比热是二级相变S→一般是二级相变NM→M二、混合态的定性图象在混合态磁场部分地穿透到超导体内,但穿透到超导体内的磁场是如何分布的?1957Abrikosov从理论上预言了混合态的周期性磁通结构。
Sov. Phys. JETP 5, 1174 (1957)1967Essmann等人用毕特方法(Bitter)(Decoration)直接观察到了理想第二类超导体的周期性磁通线结构。
Phys. Lett. A24, 526 (1967)1971Schelten等人用中子衍射方法测量了一根磁通线的结构细节。
Phys. Stat. Sol. 48, 619 (1971)Abrikosov的预言得到了证实London穿透深度B=n φ01. 磁场分布用Bitter 方法:将很细的铁粉(500Å)沉积在超导样品上,磁场和样品的轴线平行,进入混合态后,铁粉将分布在磁场不为零的区域,据此得到用于透射电镜观察的复性薄膜,通过透射电镜观察铁粉的分布,由此可得到混合态的磁场分布。
超导体分类
超导体是一种在低温下表现出超导性质的物质。
根据超导体的不同特性和组成,可以将其分为以下几类:
1. Type I超导体:这种超导体的超导转变温度相对较低,一般在4K以下。
其超导性质较为脆弱,对外界磁场较为敏感,容易被磁场破坏。
常见的Type I超导体有汞(Hg)、铅(Pb)等。
2. Type II超导体:这种超导体的超导转变温度相对较高,一般在10K以上。
其超导性质较为强大,对外界磁场的抵抗能力较好。
常见的Type II超导体有铜氧化物(CuO)、氧化钇钡铜(YBa2Cu3O7)等。
3. 低温超导体:这种超导体的超导转变温度一般在10K以下。
其超导性质较为稳定,对外界磁场较为敏感。
常见的低温超导体有铝(Al)、铁(Fe)等。
4. 高温超导体:这种超导体的超导转变温度一般在20K以上,可以达到室温以下。
其超导性质较为强大,对外界磁场的抵抗能力较好。
常见的高温超导体有铜氧化物(CuO)、铁基超导体(Fe-based superconductors)等。
5. 有机超导体:这种超导体是一种有机分子化合物,其超导性质主要依赖于其分子结构。
其超导转变温度一般在20K以下。
常见的有机超导体有TTF-TCNQ、BEDT-TTF等。
6. 复合超导体:这种超导体是由两种或多种材料组成的混合物,其超导性质是由各组分的共同作用而产生的。
常见的复合超导体有氧
化铜-铜(CuO-Cu)、氧化铜-钇(YBa2Cu3O7)等。
以上是超导体的主要分类,不同类别的超导体有不同的物理特性和应用场景。