План реферата
1. Свойство сверхпроводимого состояния
2. Сверхпроводник в магнитном поле
3. Изотермические свойства
4. Изотопический эффект
5. Квантовая основа
6. Условия сверхпроводимости
а. Сверхпроводники I и II рода
б. Разрушение током
в. Новые вещества
7. Некоторые применения сверхпроводимости
Литература
В 1911 г. Камерлинг-Оннес открыл явление сверхпроводимости, изучение которого интенсивно продолжается до наших дней и составляет одно из важнейших направлений физики твердого тела. Оказалось, что при температуре, близкой к 4 0 К,электрическое сопротивление ртути скачком обращается в нуль .
Многие металлы и металлические сплавы при температурах, близких к абсолютному нулю, переходят в особое сверхпроводящее состояние, наиболее поразительным свойством которого является с в е р х п р о в о д и м о с т ь- полное отсутствие сопротивления постоянному электрическому току. Наведенный в сверхпроводящем кольце ток сохраняется неизменным практически бесконечно долго – в течение нескольких лет не удается обнаружить сколько-нибудь заметного затухания этого тока. Этот эксперимент провел в1959 г. американский ученый физик Коллинз.
Эффект сверхпроводимости состоит в исчезновении электрического сопротивления при конечной, отличной от О 0 К, температуре ( критическая температура- Т к ).
Открытие Камерлинга-Оннеса повлекло исследования разных веществ –сверхпроводников и их свойств. Были отмечены резкая аномалия магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не только о сверпроводимости, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества .
Сейчас выявлена целая группа веществ –сверхпроводников ( В 1975 их было >500).Самой высокой критической температурой среди чистых веществ обладает ниобий ( Т к =9,22 0 К), а наиболее низкой – иридий ( Т к = 0,140 0 К).
Сложное соединение ,синтезированное в 1967 г., сохраняет сверхпроводимость до 20,1 0 К, в 1973 г. рекорд равнялся 22,3 0 К.
Критическая температура зависит не только от химического состава вещества, но и от структуры самого кристалла. Например ,серое олово является полупроводником, а белое олово- металлом, способным к тому же при температуре, равной 3,72 0 К, переходить в сверхпроводящее состояние.
Бериллий–сверхпроводник в виде тонкой пленки. Некоторые вещества становятся сверхпроводниками при высоком давлении ( Ва с Т к=5 0 К под давлением ~ 150 кбар).
Из всего следует вывод, что сверхпроводимость представляет собой коллективный эффект, связанный со структурой всего образца.
Переход металла в сверхпроводящее состояние и обратно происходит при тех значениях температуры и напряженности магнитного поля, которые соответствуют точкам на кривой зависимости Н к от температуры (рис 1.)
Учитывая обратимость перехода и различие свойств металла в сверхпроводящем и нормальном состояниях, этот переход можно рассматривать как фазовый переход между двумя различными состояниями одного и того же вещества : n-фазой( нормальное состояние) и s-фазой (сверхпроводящее состояние).
Сверхпроводник в магнитном поле
.
1. В 1933 г. Мейсснером было открыто одно из свойств сверхпроводников(эффект Мейсснера). Оказалось, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводящего образца. Если этот образец при температурах более высоких, чем Тк, то в нем , как и во всяком нормальном металле, помещенном во внешнем поле, напряженность будет отличной от нуля. Не выключая внешнего магнитного поля, начнем постепенно понижать температуру. Тогда окажется ,что в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле вытолкнется из образца и станет справедливым равенство В = 0 ( В- магнитная индукция, равная, по определению, средней напряженности магнитного поля в веществе).При включении внешнего поля Н в веществе появляется отличная от нуля индукция В, равная В= μН. Коэффициент и называется магнитной проницаемостью вещества. При μλ 1/2 ),то образование слоистой структуры энергетически невыгодно и сверхпроводник существует в виде сплошной s-фазы.
Такие сверхпроводники называются сверхпроводимостью I рода. К ним принадлежат почти все чистые сверхпроводники .Если же выполняется условие ξ