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超导体的原理与应用有哪些1. 超导体的原理超导体是指在低温下，电阻为零的特殊材料。
它的超导性质是由两个基本原理支撑的：电子配对和库珀对的形成。
1.1 电子配对在超导体中，电子之间存在一种称为库珀对的配对行为。
库珀对的形成是由于超导体内部存在一种叫做声子的元激发粒子，它们通过晶格振动使得电子之间相互吸引产生了配对。
1.2 零电阻由于配对形成了库珀对，这些配对的电子在超导体中可以形成一个巨大的电子波函数，从而使电子之间不存在碰撞。
这导致了超导体中电流的无阻力传输，即零电阻现象。
2. 超导体的应用超导体的独特性质使得它在众多领域都有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：2.1 磁共振成像 (MRI)超导体可以用于制造强磁场，而磁共振成像是一种利用强磁场和射频脉冲来获取人体内部结构信息的技术。
超导体用作MRI托盘可以提供更强的磁场稳定性和均匀性，从而提高成像的精度和质量。
2.2 磁浮列车超导体的零电阻特性使其成为制造磁浮列车的理想材料。
磁浮列车利用超导体的磁场反应特性，可以实现列车与磁轨之间的无接触悬浮，并通过利用磁力推动列车的运动。
这种方式的交通工具速度快、无摩擦、低能耗，被认为是未来城市交通的发展方向。
2.3 磁能存储超导体可以用于制造磁能存储设备，例如超导磁能储存器。
超导磁能储存器可以将电能转化为磁能，然后通过断开超导体电路来存储这些磁能，以便后续使用。
这种储能方式比传统的化学电池储能更加高效、可靠和环保。
2.4 加速器与聚变装置超导体可以用于制造粒子加速器和聚变装置。
粒子加速器利用超导体中形成的巨大磁场来加速粒子，从而实现高速碰撞实验。
聚变装置则利用超导体制造的强磁场来限制和控制等离子体以实现核聚变反应，提供清洁能源的解决方案。
2.5 其他应用此外，超导体还有许多其他应用，包括：医疗设备、量子计算机、电力输电、研究领域等。
超导体的研究和应用仍在不断发展中，未来可能还会有更多新的应用领域出现。
总结超导体的原理基于电子配对和库珀对的形成，通过零电阻使电流无阻力传输。
超导材料的结构与特性分析超导材料是指在低温下电阻为零的材料。
在超导体中，电子会以无阻力的方式流动，因此电流可以在其中流动无限长的时间。
这使超导材料在许多领域中具有重要应用，例如在MRI医疗成像和在电力输送中节省能源。
本文将介绍超导材料的结构与特性，帮助读者了解这种材料的基本原理和应用。
1. 超导材料的结构超导材料的结构可以分为两类：金属超导体和氧化物超导体。
1.1 金属超导体金属超导体是由固态金属制成的。
这种材料在超过临界温度时表现出金属性质，而在低于临界温度时表现出超导性质。
金属超导体的晶体结构类似于钻石结构，其中原子按照一定的规则排列。
金属超导体的临界温度通常较低，一般在个位数经ˍơ。
1.2 氧化物超导体氧化物超导体是由氧化物构成的复杂结构材料。
这种材料通常具有复杂的晶体结构，由于原子之间的相互作用而表现出超导性质。
例如，一种氧化物超导体是由铜、氧和铁组成的，其晶体结构非常复杂，并且原子之间形成了许多不同的结构。
氧化物超导体的临界温度通常较高，可以达到数十开尔文。
2. 超导材料的特性超导材料具有许多独特的特性，这些特性是当今科学和工程中广泛应用超导材料的重要原因之一。
以下是超导材料的一些主要特性。
2.1 零电阻超导材料不会在流动电流时损失能量，即电阻为零。
这意味着电流可以在其中流动无限长的时间，因此超导材料被广泛用于需要高电流密度的应用，例如电动汽车和磁共振成像。
2.2 磁通排斥超导材料对磁场表现出强烈的反抗力。
当材料降至超导状态时，它对磁场形成了一种称为磁流体的排斥力，这意味着磁通不能穿透材料。
这种特性使超导材料适用于制造高磁场强度的磁体，例如MRI扫描器和核磁共振仪。
2.3 超导泄漏材料的超导状态不是永久的，当磁场密度超过材料能承受的临界值时，它将失去超导性。
这种现象称为超导泄漏，它限制了超导材料在强磁场应用中的使用。
2.4 临界温度超导材料的临界温度是指材料必须降至的温度，以便表现出超导性质。
超导体应用超导体应用一、超导体应用概述超导体是一种特殊的磁性材料，它的特征是电阻可以降低到比一般导体极低的水平，当温度低于它的超导温度时，它可以完全抵抗电场的作用，由于它的低电阻特性，它有很多实际应用。
下面将简单介绍超导体的基本特性和其在电力系统中的应用。
二、超导体的基本特性1、超导体是一种具有低电阻的材料，可以降低潮流对线路的负荷，减少电能损失。
2、超导体的电阻可以在低温下迅速降低，比一般导体低几个数量级，甚至可以达到数十微欧，相对导体来说优势很明显，特别是在高温环境下的应用就更加明显了。
3、超导体可以在高电场下发挥其良好的磁性特性，具有良好的磁屏蔽性，可以有效避免磁偏扰。
4、超导体的抗力特性良好，它可以耐受电路长时间的振荡，出现少量变化，不容易损坏，可以提高电路的可靠性。
5、由于超导体的抗氧化性，可以防止短路和烧毁，更安全，可以更有效的利用电力。
三、超导体在电力系统中的应用1、超导体可以用于电缆的制造，如锰铍超级导线和铁氧体超级导线等，这种电缆具有良好的线路损耗和磁屏蔽性，用于电力交换和输送。
2、高效率的超导发电机可以替代传统的发电机，具有良好的效率和低损耗特性，可以降低发电成本。
3、超导体调压器可以用于高压电网的调压，来减少线路的变化和发电机的负荷，从而提高系统的效率。
4、超导电抗器可以用于智能电力系统中，调节电流、调节电压和稳定系统频率，从而帮助电网实现自动化管理。
5、超导体也可以用于电力电子设备的制造，如电力变换器、高压电容器、电力电容器等，它们的性能可以比一般电子器件更加稳定和可靠。
四、总结超导体是一种很有前景的新型材料，它的电阻低、电抗高、抗温性能优越，具有极大的应用潜力，它可以广泛应用到电力系统，如电缆、发电机、电抗器等，以提高系统的效率和可靠性。
超导体的机理和性质超导体是一类具有特殊性质的物质，在极低温下可以实现电阻为零的状态。
超导体不仅在实际应用中有着广泛的用途，而且在物理学领域中也是一个极其重要的研究方向。
那么，超导体的机理和性质到底是什么呢？一、超导体的机理超导体的机理可以从两方面来讲解，一方面是基于磁场的描述，另一方面则是从电子的角度出发进行解释。
1. 基于磁场的描述在正常物质中，当电流通过时，会产生磁场，而这个磁场会导致电流受到阻力，即发生电阻。
而在超导体中，当电流被注入时，它会形成一个超导电流，这个超导电流会抵消掉磁场，从而产生电阻为零的状态。
2. 从电子的角度出发进行解释超导体中的电子具有一种特殊的状态，被称为“库伯对”。
库伯对可以被理解为二个电子之间的一种电子-电子耦合，通过这种耦合，两个电子可以彼此吸引，形成一个相对稳定的状态。
而且，这种相对稳定的状态不易被外部因素所破坏。
二、超导体的性质超导体除了电阻为零以外，还具有一些其他特殊的性质。
1. 迈斯纳效应当超导体中存在磁场时，超导电流会抵消掉这个磁场，但如果外加的磁场大小超过了一定的限制，就会产生一个有趣的现象，即迈斯纳效应。
这种现象可以被理解为，磁场逐渐穿透进超导体内部，形成一个环状的电流通路。
这种环状的电流通路会对磁场进行抗拒，从而保护超导体内部的电流状态不被外部磁场破坏。
2. 艾伦-费因曼效应艾伦-费因曼效应是一种非常奇妙的现象，它可以被理解为超导体中存在一种“超导电子”，这些超导电子感觉不到超导体中的杂质和缺陷，但却能够留下一个磁通量。
当超导体被注入电流时，这些超导电子会以一种非常奇特的方式流动，从而产生一定的磁场。
3. 费米液体理论超导体中的电子状态极为复杂，涉及大量的量子力学知识。
在超导体的研究中，一个十分重要的理论就是费米液体理论。
这个理论可以被用来描述超导体中电子的行为，包括电子的动量、浓度、自旋等等特性。
费米液体理论十分复杂，但通过它，我们可以更深入地了解超导体中电子的运动规律。
超导体的性质及应用超导体是一种在极低温下（通常小于零下196度）能够完全无阻力地导电的材料。
超导体具有一系列特殊的性质，而这些性质也为其在现代科技中的应用带来了极大的潜力。
本文将介绍超导体的基本性质以及其在各个领域中的应用。
一、超导体的基本性质1. 零电阻在极低温下，超导体能够完全无阻力地导电。
此时，电流会在超导体内部的电子对上流动，而这些电子对能够有效地避免了电阻的产生。
同时，由于存在零电阻状态，超导体的能量损失也非常小，因此能够有效地减少能量的浪费。
2. 恒定磁通量超导体内部的磁通量是恒定的，不受外界磁场的影响。
这是由于超导体内部的电流会产生磁场，而这个磁场会抵消外部的磁场，从而使得超导体内部的磁通量保持不变。
3. 超导态和正常态超导体存在两种状态，分别为超导态和正常态。
在超导态下，电流能够无阻力地流动，而在正常态下，电流受到阻力的影响，会产生能量损耗。
超导体的这种双重状态使其在不同领域中的应用具有极大的灵活性。
二、超导体的应用1. 磁共振成像技术超导体能够恒定磁通量，因此被广泛应用于MRI（磁共振成像）技术中。
MRI技术利用磁场和无线电波来创建图像，而超导体是产生这种强磁场的关键材料。
目前，MRI技术已经成为医学诊断的重要手段，为人们提供了高清晰度的内部图像。
2. 超导电缆超导电缆利用超导体的零电阻特性，将电流无损耗地传输。
由于超导电缆不仅能够减少能量的损失，而且还能够极大地提高能量传输的效率，因此被广泛应用于输电和通信领域。
例如，一些国际能源大项目中需要长距离、高电流密度输电，而超导电缆正是实现这一目标的重要手段。
3. 量子计算量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，其中的基本单位是量子比特（qubit）。
超导体能够很好地充当qubit，因为其双重状态使其有较好的干净度、长寿命和易于量子操控等特点。
目前，量子计算被看作是未来计算技术的发展方向之一，而超导体则是量子计算中不可或缺的重要材料。
超导体的原理与应用超导体是一种具有特殊电学特性的材料，能够在低于某一临界温度时，呈现出零电阻和排斥磁场的现象。
由于其独特的物理特性，超导体在科学研究与应用领域中扮演着重要角色。
本文将从超导的基本原理入手，探讨其应用领域及未来的发展趋势。
超导体的基本原理超导现象的发现超导现象最早由荷兰物理学家海克·卡末林·昂尼斯于1911年发现。
他研究汞在低温下的电性时发现，当温度降到4.2K时，汞的电阻突然降为零。
此后，科学家们对超导体进行了更深入的研究，逐步揭示了此现象背后的物理机制。
迈斯纳效应当超导材料被置于外部磁场中时，它不仅能完全屏蔽内部的磁场，还能将外部磁场排斥出去，这一现象被称为迈斯纳效应。
迈斯纳效应是判断材料是否为超导体的重要指标之一。
它使得超导体具有抗磁性，这一特性在许多实际应用中非常有用。
配对模型解释超导现象的主要理论是BCS理论（巴丁-库珀-施里弗理论）。
该理论提出，在超导状态下，电子在晶格中相互作用形成称为库珀对的粒子对，这些对通过声子的机制而结合，从而导致材料表现出零电阻。
库珀对的不受散射地运动使得无法耗散电能，进而产生超导状态。
临界温度与材料类型每种超导材料都有一个临界温度（Tc），在此温度以下材料才能表现出超导特性。
根据临界温度的不同，超导材料可分为低温超导材料（如铅、汞）和高温超导材料（如钇钡铜氧化物）。
高温超导材料在相对较高的温度下即可实现超导状态，因此成为研究热点。
超导体的重要应用磁悬浮技术磁悬浮技术是利用超导体抗磁性原理的一种应用。
在磁悬浮列车中，列车底部装有超导材料，通过与轨道间的强磁场相互作用，使得列车悬浮在轨道上方，有效减少了摩擦力。
这样不仅提高了速度（可达500km/h以上），还降低了能量消耗，从而使得交通变得更加高效环保。
医疗成像设备超导体广泛运用于医学影像技术，其中最著名的是核磁共振成像（MRI）系统。
MRI设备利用高强度磁场和射频脉冲扫描人体内部结构。
超导体的原理和应用引言超导体是一种表现出零电阻和强电磁性的材料，具有广泛的应用潜力。
本文将介绍超导体的原理和应用，包括超导现象的起源、超导体的特点以及不同领域中的应用。
超导体的起源超导现象最早于1911年被荷兰物理学家海克·卡滕发现。
在低温条件下，某些金属和合金的电阻突然降为零，电流在其中无阻碍地流动。
这一现象被称为超导现象。
超导体的发现引起了对其背后奇特的物理原理的研究。
超导体的特点1.零电阻：在超导态下，超导体具有零电阻，即电流能在其中无阻碍地流动。
这使得超导体在电网输电中具有重要的应用价值，能大幅提高电能传输效率。
2.零磁场：超导体在超导态下能完全抵抗外磁场的入侵，形成一种称为Meissner效应的现象。
这一特点使得超导体在磁共振成像等医学应用中具有重要意义。
3.霍尔效应消失：在超导体中，由于电阻为零，霍尔效应消失。
这使得超导体在微电子器件的制造中具有潜在优势。
4.精细磁特性：超导体在超导态下具有一些特殊的磁特性，包括自发磁化、磁通量量子和Meissner效应。
这些特性使得超导体在磁场探测和量子计算等领域中得到广泛应用。
超导体的应用超导体在许多领域都有重要的应用，以下是一些例子：能源和输电超导体在能源和输电领域的应用是最为明显的。
由于其零电阻特性，超导体能在电网输电中大幅提高输电效率。
超导电缆、超导输电线路和超导发电机等技术的研发和应用有望改变现有电力设备的性能和效率。
磁共振成像超导体在医学领域中的应用是非常成功的。
超导磁体的强磁场能够用于磁共振成像(MRI)。
MRI是一种常用的医学诊断技术，可以获得人体内部的高分辨率图像，帮助医生进行精准诊断。
超导量子计算机超导体在量子计算机领域具有巨大的应用潜力。
由于其精细的磁特性和零磁场的性质，超导体能够用于制造和控制量子比特。
量子计算机有望解决当前计算难题，推动科学和技术的飞速发展。
磁浮列车超导体在磁浮列车领域的应用已经取得了重大突破。
超导磁体可以产生强大的磁场，实现磁悬浮和推进磁浮列车的运动。
超导体的奇异特性1. 引言超导体是一种具有特殊性质的材料，表现出超低电阻和排斥磁场的行为，这种现象被称为超导性。
近年来，科学家们对超导体进行了大量研究，并发现了许多令人惊奇的奇异特性。
本文将介绍超导体的一些奇异特性以及其在科学研究和应用领域中的重要意义。
2. 零电阻与零抗磁性超导体最突出的特性就是零电阻和排斥磁场。
当超导材料的温度降至临界温度以下时，其电阻将迅速降为零。
这意味着电流可以在超导体中无阻碍地流动，无能量损耗。
此外，超导体还具有抗磁性，即在一定温度范围内，磁场无法穿透超导体。
这种零电阻和零抗磁性的特点使得超导体在电力输送、磁共振成像等领域有重要应用。
由于电流能够在超导体中无阻碍地流动，因此使用超导线材可以减少能量的损耗，提高能源利用效率。
而使用超导磁体进行磁共振成像时，可以产生更强的磁场，获得更高分辨率和更清晰的图像。
3. 费米面和库珀对费米面是描述材料中电子分布状态的重要概念。
在正常情况下，费米面是一个闭合曲面，处于平衡状态。
而在超导态下，费米面会发生变化，从闭合曲面变为多个孤立点或孤立线。
库珀对是一种特殊的电子配对态，在超导态下起到非常重要的作用。
根据BCS理论，由于库珀对的存在，两个电子可以同时穿过费米面而无需受到库伦相互作用的干扰。
这种配对机制大大降低了电子之间的碰撞几率，使得电流能够在超导体中零阻碍地流动。
4. 霍尔效应与约束态经典霍尔效应是指当电流通过横跨一个等势线的导体时，垂直于电流方向产生横向电压差。
然而，在二维超导薄膜中存在一种称为量子霍尔效应的奇异现象。
在低温下，当磁场足够强时，超导薄膜中会出现一系列具有整数量子霍尔电阻的平台结构。
约束态是具有特殊拓扑结构的量子态，在材料中形成拓扑保护边界态。
通过应用外部磁场或选择性排列原子结构，科学家们已经成功实现了一些奇妙的拓扑约束态，在信息存储和量子计算等领域展示了巨大潜力。
5. 磁通量量子化一个引人注目的奇异特性是超导环中存在磁通量量子化现象。
超导体原理与应用超导体是一种在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的特殊材料。
它的发现和应用给科学技术领域带来了革命性的变革。
本文将介绍超导体的原理、分类以及广泛应用的领域。
一、超导体的基本原理超导体的本质是一种在超低温下电阻为零的材料。
这一奇特的现象是由超导体内部电子和晶格之间的协同作用所导致的。
在超低温下，电子可以按照库珀对的形式，成对地运动，形成一种称为“库珀对”的量子态。
这些库珀对能够无耗散地传输电流，所以在超导体中电阻为零。
此外，超导体能够排斥磁场进入其内部，形成所谓的迈斯纳效应，这是超导体的又一个重要特性。
二、超导体的分类根据超导体的临界温度，我们可以将其分为高温超导体和低温超导体两类。
1. 高温超导体高温超导体是指临界温度高于液氮沸点（77K）的超导材料。
迄今为止，最高临界温度的高温超导体是铜氧化物系列材料。
高温超导体的发现极大地推进了超导技术的发展，使其应用范围得以进一步扩大。
2. 低温超导体低温超导体是指临界温度低于液氮沸点的超导材料，例如铅、铟等金属。
低温超导体普遍具有较高的超导电流密度和较好的超导稳定性，因此在一些特定领域仍然得到广泛应用。
三、超导体的应用超导体的独特性质使其在多个领域得到了广泛应用。
1. 磁共振成像（MRI）MRI是一种使用磁共振原理生成人体内部器官影像的检查技术。
超导体在MRI中起到了关键作用，通过超导体制成的磁体产生强大的磁场，用于激发和检测人体组织中的核自旋信号，进而生成高清晰度的影像。
2. 磁悬浮交通磁悬浮交通是一种基于超导体磁浮原理的先进交通方式。
超导体制成的磁轨能够产生高强度的磁场，使列车悬浮在轨道上，并通过超导体材料的零电阻特性，实现高速无摩擦运行。
磁悬浮交通具有速度快、安全性高等优点，被认为是未来城市交通的发展趋势。
3. 能源传输与储存超导体的低电阻特性使其成为电能传输与储存的理想材料。
采用超导材料制成的超导电缆，可以在长距离输电中减少能量损耗。
中国科学技术大学电磁学小论文论文题目：超导体的特性、原理及应用作者：蒋哥学号：PB13206***指导老师：周**日期：2014.6.9超导体的特性、原理及应用一、摘要超导是指导电材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动下材料的电阻趋近于0的性质；“超导体”是指能进行超导传输的导电材料。
零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。
自从超导发现至今，超导的研究和超导体的研制已迅速发展，超导体的物质结构及性质已逐渐研究清楚，超导的临界温度已从开始的几开升至二百多开，超导材料得到广泛应用，特别是高温超导材料的广泛应用将会给社会带来的巨大变革。
二、关键词超导体零电阻效应迈斯纳效应应用实验验证三、引言及背景人类最初发现物体的超导现象是在1911年。
当时荷兰科学家卡·翁纳斯等人发现，某些材料在极低的温度下，其电阻完全消失，呈超导状态。
使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。
经过近100年的发展，临界温度已大大提高，现有的高温超导体用液态氮来冷却即可应用于实际。
高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。
大电流应用即超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
四、正文1、超导体的特性及原理1.1零电阻效应超导体在一定温度以下，其电阻降为零的现象称为材料的超导电现象。
1911 年荷兰著名低温物理学家昂纳斯发现在 T＝4.1K下汞具有零电阻效应。
采用四引线电阻测量法可测出超导体的R－T 特性曲线，如图所示。
图中的 Rn为电阻开始急剧减小时的电阻值，对应的温度称为起始转变温度 Ts；当电阻减小到 Rn/2 时的温度称为中点温度 Tm；当电阻减小至零时的温度为零电阻温度T0。
由于超导体的转变温度还与外部环境条件有关，定义在外部环境条件（电流，磁场和应力等）维持在足够低的数值时，测得的超导转变温度称为超导临界温度。
下面对这一特性进行理论分析：欧姆定律的微分形式：j=σE（j为正常电流密度，σ为电导率，E为电场强度）伦敦方程给出：偏js/偏t=aE和▽×js=bB（a=ns*e^2/m ，b=-ns*e^2/m ，ns为超导电子密度，e，m 为电子的电荷与质量,js是超导电流密度）超导体中总电流密度j为： j=js+j(假设j仍服从j=σE)在直流情形下有：偏js/偏t=0，由偏js/偏t=aE得E=0，从而应有j=σE=0定性解释：在直流情形，全部电流是由超导电子贡献的，因而表现出0电阻。
1.2迈斯纳效应(完全抗磁性效应)1933 年，迈斯纳（W.Meissner）发现：当置于磁场中的导体通过冷却过渡到超导态时，原来进入此导体中的磁力线会一下子被完全排斥到超导体之外（见下图），磁力线不能穿过它的体内。
也就是说超导体处于超导态时，体内的磁场恒等于零，这表明超导体是完全抗磁体，这个现象称为迈斯纳效应。
需要注意的是超导体一旦进入超导状态，体内的磁通量将全部被排出体外，磁感应强度恒为零，且不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要进入超导状态，超导体就把全部磁通量排出体外。
下面对这一特性进行理论分析： 产生迈斯纳效应的原因是：当超导体处于超导态时，在磁场作用下，表面感生一个无损耗的（零电阻效应——无损耗）抗磁超导电流。
这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反，因而在深入超导区域总合成磁场为零。
换句话说，这个无损耗感应电流对外加磁场起着屏蔽作用，因此称它为抗磁性屏蔽电流。
早期曾有人认为超导体是一种导电率σ等于无穷大的导体，即用纯电学的观点去看超导体。
实际上，这种观点认为超导体与普通导体没有本质区别，其不同之处仅仅在于电导率的大小存在着差异而已，实验证明这种想法是不正确的。
欧姆定律的微分形式E j ρρσ=（其中，j是电流密度矢量，E是电场强度，σ是电导率）此外，由电磁学的麦克斯韦方程σ的导体，超导体中的磁场B应满可知，若将超导看成是∞→足方程上式表明，超导体内的磁场B与时间t无关，或B不随时间改变，而完全由初始条件决定。
即超导体内，如果t=0时，有磁场B，则以后磁场B的大小和方向皆不改变；如果t=0时，超导体内无磁场，则以后恒无磁场。
根据以上的结论，我们可以设计两个实验如下图（实验1先冷却再外加磁场，实验2先外加磁场再冷却），如果认为超导体是σ→∞的普通导体，则应出现图（a）的结果，即超导体内有无磁场，完全取决于初始条件，先冷却，后加磁场则超导体内无磁场；先加磁场，后冷却则超导体内有磁场。
但实验结果表明图（a）的情况并未出现。
相反，实验结果是图(b)所示的情况。
无论是先冷却，后加磁场；还是先加磁场，后冷却，超导体内即超导体总是完全排斥磁场的，这是它不同于普通导体的特性。
1.3约瑟夫森效应当在两块超导体之间存在一块极薄的绝缘层时，超导电子能通过极薄的绝缘层，这种现象称为约瑟夫森效应，相应的装置称为约瑟夫森器件，如图所示。
当通以低于临界电流值 I0时，在绝缘薄层上的电压为零，但当电流I>I0时，会从超导态转变为正常态，出现电压降，呈现有阻态，这种器件具有显著的非线性电阻特性，可制成高灵敏度的磁敏感器件，应用在超高速计算机等场合。
2、超导特性的应用2.1零电阻效应的应用2.1.1超导电缆目前大功率高压输电能量损失高达10%以上,根据超导体的零电阻效应,可以利用超导电缆实现完全没有热损耗的输电过程。
并且超导导线的输运电流密度可达103A·mm-2,为普通导线的500～1 000倍,所以超导电缆具有体积小、重量轻、能耗低和传输容量大等优点。
采用超导电缆的电网电压等级可以大大降低,省去了初终端设备,特别适合大容量长距离输电。
2.1.2超导滤波器超导滤波器是超导材料的先进应用之一，国际上很多公司都在开展这方面的研究。
由于超导体表面电阻为零，用它制出的滤波器达到的特性是常规滤波器所无法比拟的。
基站中安装超导滤波器后，可以显著的提高基站的接收灵度，扩大基站的覆盖范围，提高通话质量，降低对人体健康的影响。
2.1.3超导磁储能系统利用超导材料制成线圈,经供电励磁产生磁场而储存能量,在需要时再将能量送回电网或作其他用途,这就是超导磁储能系统。
由于储能线圈是由超导体绕成并维持在超导态,所储存的能量几乎可以无损耗地储存下去,因此,其能量转换效率很高,可达95%,以及很快的反应速度,可达几毫秒。
该系统不仅可以用作高速列车上的磁悬浮线圈、轮船和潜艇的磁流体和电磁推进系统,还可用于调节电力系统的峰谷、降低电网的低频功率以及无功和功率因素的调节,达到改善电网电压和频率特征,改善系统稳定性的目的。
2.1.4超导发电机常规发电机采用铜或铝作为导体，重量大，焦耳热高，且发生瞬时过载时会发出很大的噪声。
利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。
超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%。
2.2迈斯纳效应的应用2.2.1超导磁悬浮列车磁悬浮车是超导技术在交通运输中的重要应用成果，它具有安全、舒适、高速的优点，其它交通工具是无法与之相比的。
下图是磁悬浮车的原理模型图，车身底部截面呈凹形，装有超导电磁体，导轨是铝质的，截面呈凸形。
列车前进时，车身底部的超导电磁体产生的磁场在铝制导轨内引起感应电流，感应电流的磁场排斥车身的电磁铁磁场，使车身悬浮在导轨上，从而使列车在行进过程中受到的摩擦阻力大大减小。
2.2.2超导磁悬浮轴承利用迈斯纳效应，超导转轴会产生与原磁场方向相反的磁场，磁场的作用力使转轴悬浮而无摩擦，无摩擦的超导轴承是机械中最理想的构件，它的应用会使许多机械面目为之一新。
3、设计实验验证超导体的零电阻效应和迈斯纳效应3.1验证零电阻效应1.取一超导圆环置于温度低于其临界温度Tc的环境中；2.利用电磁感应使环内激发起感应电流；3.检测环内电流的持续时间，若环内电流能持续下去；再升高温度至高于Tc，若电流立刻消失，则说明零电阻效应存在。
3.2验证迈斯纳效应1.在一个浅平的超导体盘中，放入一个体积很小磁性很强的永久磁铁，然后把温度降低至低于其临界温度Tc，使其出现超导性。
2.若观察到小磁铁离开盘面并上升，上升到一定高度后，小磁铁悬空保持不动，则说明迈斯纳效应存在。
五、结语超导体有两个基本特性。
其一是零电阻效应，即在超导临界转变温度之下，超导体的电阻降为零。
超导体的另一个基本特性是完全抗磁性,即超导体在处于超导状态时，可以完全排除磁力线的进入，这个现象被称为迈斯纳效应。
由于超导态的新奇特性,使超导体有着广泛的应用领域和较高的实用价值。
超导技术必将成为21世纪最热门的高新技术之一。
六、参考文献［1］胡友秋.程福臻.叶邦角.电磁学与电动力学［M］.科学出版社.［2］张裕恒．超导物理（第3版）［M］中国科学技术大学出版社.［3］韩德恩.超导物理性质及电力应用技术［M］武汉理工大学学报(交通科学与工程版)第26卷第2期.［4］王醒东.张立永.孔梅梅.超导材料的发展及应用［M］广州化工2011年 39 卷第 22 期.［5］岳小萍.理想导体与超导抗磁性［M］新乡学院学报：自然科学版第 28 卷第 4 期.。
