超导
超导技术及其应用
日本的超导磁悬浮列车
总结词
高速、环保、节能
详细描述
日本的超导磁悬浮列车是世界上最快的地面交通工具之一，它利用超导磁悬浮技术，实现了列车的高速运行，同 时具有环保、节能的优点。
核磁共振成像仪（MRI）
总结词
医学诊断、无创检测
详细描述
核磁共振成像仪是一种利用超导磁场的医学检测设备，可以对人体进行无创、无痛、无辐射的检测， 为医学诊断提供了重要的技术支持。
04
超导技术的挑战与前景
超导技术的挑战
温度限制
01
超导材料需要在极低的温度下才能表现出超导性，这增加了技
术实现的难度和成本。
稳定性问题
02
超导材料在失去超导状态时会产生巨大的能量损失，如何保持
超导状态的稳定性是亟待解决的问题。
磁场限制
03
超导材料在强磁场下会失去超导性，限制了其在高磁场环境中
的应用。
超导量子计算机
总结词
计算能力、量子计算
详细描述
超导量子计算机是一种利用超导材料和超导线圈实现的量子 计算机，具有强大的计算能力和高度的可扩展性，是当前量 子计算领域的研究热点之一。
高温超导电缆
总结词
高效、节能、环保
详细描述
高温超导电缆是一种利用高温超导材 料传输电能的电缆，具有高效、节能、 环保等优点，可以降低能源损耗和减 少对环境的影响。
生物磁场测量
超导量子干涉器件（SQUID）可以灵敏地测量生物体的微弱磁场，用于生物磁 场测量和神经科学研究。
电子学与量子计算
超导电路
利用超导材料和电路制作的微波器件具有高性能和高稳定性，是现代电子学的重 要分支。
量子计算
超导量子比特是量子计算领域的重要研究方向，利用超导材料和结构实现可扩展 的量子计算。
超导简介_精品文档
➢1935年 London 兄弟在二流体模型的基础上从电动力学的角度出发提 出了London模型，首次引入了穿透深度的概念。
➢A. B. Pippard 在五十年代初仔细研究了穿透深度随外加磁场的变化， 并从中提出了相干长度的概念并且建立了非局域方程。
合金超导体来说是目前种类最多的超导体，早在1961年B. W. Toberts 就列出了450多种。在进入21世纪之前其最高Tc一直是由Nb3Ge保持的， 转变温度接近23.2K 。直到2001年，MgB2的发现，才打破了这一纪录。 这种结构简单的二元化合物超导转变温度达到了39K。
NaCl型
NbN ZrN NbC MoC TaC
铜氧化物超导体：
➢1986年，IBM苏黎世实验室的两位科学家G. Bednorz和K. A. Muller发现在 La-Ba-Cu-O体系中存在30K的超导转变。 ➢1987年初，中国科学院物理研究所的赵忠贤小组和美国休斯敦大学的朱经 武、吴茂昆等人各自独立发现了在Y-Ba-Cu-O体系中90K以上的超导转变温 度。人们首次将超导转变温度提升到了液氮温区以上。 ➢1988年日本科学家H. Maeda等人在BiSrCaCu2Ox材料中发现临界温度在 105K以上。同年，人们在Tl-Ba-Ca-Cu-O体系中也发现了临界温度在100以 上的超导电性。 ➢1993年A. Schilling等人发现Hg-Ba-Ca-Cu-O的最高转变温度常压下达到 133K ➢1994年朱经武等人报道在30GPa的高压下可以将Tc提高到164K。
基本性质与理论
•基本性质 •Ginzburg-Landau 理论 •BCS理论
超导的原理及其应用
超导的原理及其应用一、超导的原理超导是指一种物质在低温下电阻消失的现象。
它是基于超导体的特殊电子输运性质产生的。
超导的原理主要包括以下几个方面：1.零电阻效应：超导体在超导态下，电阻将降为零。
这是由于超导态下电子与晶格相互作用的效果引起的，使电子对无散射的反相干输运。
2.迈斯纳效应：对于超导电流来说，磁场趋向于从超导体内部逼出。
这种磁场驱逐的行为称为迈斯纳效应。
3.BCS理论：超导体的高温超导性可以通过BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理论来解释。
该理论提出超导电子通过库珀对的形式运动，库珀对是两个反向自旋的电子之间由于晶格振动而产生的吸引力导致的。
4.局域电子的协作效应：超导态能够通过电子之间的协作来形成，这种协作可以通过库珀对或电子间费米子交换引起。
二、超导的应用1. 电能传输方面•超导电缆：超导电缆可以实现超低电阻的电能传输，因为它不会产生热损耗。
这也意味着在长距离输电时，超导电缆的损耗将远远低于传统的电缆，提高了输电效率。
•超导发电机：超导材料的低温性质使得超导发电机的效率非常高。
超导发电机能够高效地转换机械能为电能，同时减少了能量损耗。
2. 磁共振成像方面超导磁体在磁共振成像（MRI）中起到关键作用。
MRI是一种无创的医学成像技术，通过利用磁共振现象来生成人体内部的影像。
超导磁体能够提供强大且均匀的磁场，使得MRI成像具有更高的分辨率和更好的对比度。
3. 磁悬浮交通方面超导磁悬浮技术被广泛应用于高速列车交通系统中。
通过利用超导体在磁场中的特殊性质，可以实现高速列车的浮于轨道之上，并减少与轨道之间的摩擦阻力。
这样可以大幅提高交通运输效率，减少能耗并降低噪音。
4. 超导量子计算方面超导量子计算是一种基于量子力学的计算技术。
利用超导材料的特殊性质，超导量子计算机可以在更短的时间内进行更复杂的计算。
这将有助于提高计算效率，为诸如密码学、优化问题和大规模数据处理等领域带来重大的突破。
超导的原理是
超导的原理是
首先，我们需要了解超导的基本特性。
超导的原理是基于库珀对的配对理论。
在超导材料中，电子之间会形成一对一对的库珀对，这些库珀对会以一种特殊的方式协同运动，导致电子之间的相互作用减弱，从而使得电子的运动变得更加协调和有序。
当材料处于低温状态时，库珀对的形成和运动会受到量子力学效应的影响，使得库珀对不再受到传统电阻的影响，从而导致材料的电阻急剧下降，最终消失。
其次，超导的原理还与电磁场的排斥效应有关。
在超导材料中，当外加磁场作用于材料表面时，超导体内部会产生一种排斥磁场的效应，这使得磁场无法穿透超导体，从而形成完全抗磁性。
这种排斥效应是超导材料在超导状态下的独特特性之一，也是其在电磁学领域有着重要应用的原因之一。
另外，超导的原理还涉及到能隙的概念。
在超导材料中，由于库珀对的形成和运动，会产生一种能隙，即在超导状态下，材料中存在一些电子无法填充的能级，这些未填充的能级会导致材料的电子无法散射，从而减小了电子之间的相互作用，最终导致了电阻的消失。
总的来说，超导的原理是一种复杂而又深奥的物理现象，它涉及到量子力学、电磁学和固体物理等多个学科领域。
超导材料在超导状态下具有零电阻和完全抗磁性的特性，这使得其在电子学、能源领域有着广泛的应用前景。
对于超导的研究不仅有助于我们更好地理解物质的基本特性，也有助于我们开发出更多的高性能超导材料，推动超导技术在各个领域的应用和发展。
超导的原理虽然复杂，但是其在科学研究和工程应用中的重要性不言而喻，相信随着科学技术的不断进步，超导技术将会迎来更加美好的发展前景。
超导简介
1908年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯 ( Hei4.2 K 左右。
之前，人们已经知道，随着温度的降低，金 属的电阻也会越来越小。那么，随着温度降到热 力学温度零度附近时金属的电阻会怎样变化呢？
选择了当时最容易提纯的水银作为实验材料，在 液氦的温度下进行了认真的研究。实验的结果使
Байду номын сангаас1911年，卡末林 ·昂内斯和他的学生一起，
Hc
当通到线圈的电流产生的磁场超过一定强度 时，超导体 会突然 就变成 正常导体 ，出现了电 阻。这种大到一定强度就破坏超导态的磁场值，
叫做 临界磁场，
用
Hc 表示。
实验表明对一定的超导体临界磁场是温度的
函数。
到最大值。高于临 界值是一般导体， 低于此数值时成为 超导体。
T = Tc 时，Hc = 0 T → 0 时， Hc 达
以及磁悬浮列车等。
四 传统超导体的微观机制
1. 二流体模型 荷兰物理学家戈特和卡西米尔两个人在热力 学理论的基础上提出了一个模型。在超导体中存 在有两种电子，它们彼此独立地流动。一种是正 常的电子，另一种是超导电子。这两种电子就象 两种流体一样在超导体中流动。在正常态时，只 有正常电子，所以它的行为就和正常导体一样， 存在电阻。当 降到 c 以下时，进入超导态， 这时超导体就出现了超导电子，它们可以不受任 何阻碍地在超导体中流动， 越多。当
超导简介
1. 超导是怎样发现的？
2. 超导体有哪几个临界参量？
3. 什么是迈斯纳效应？
4. 传统超导体必须同时具有什么特性？
5.
BCS理论是什么？
6. 何为第一类超导体？ 何为第二类超导体？ 7. 什么是高温超导？ 8. 什么是约瑟夫森效应？ 9. 超导有何应用？
超导物理的基本概念及应用
超导物理的基本概念及应用1. 超导现象的发现超导现象是指在特定条件下，某些材料的电阻突然降为零的现象。
这个现象最早由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现。
他在实验中发现，当汞的温度降至4.2K（-268.95°C）时，其电阻突然下降到无法测量的水平。
此后，许多其他材料也被发现在超低温下表现出超导性质。
2. 超导物理的基本概念2.1 库珀对超导现象的微观解释是库珀对理论。
1956年，美国物理学家列昂·库珀提出了库珀对的概念。
库珀对是由两个电子组成的束缚态，它们之间通过声子相互作用而保持相对稳定的状态。
在超导体中，大量的库珀对可以无阻力地通过材料，从而实现零电阻。
2.2 伦敦方程伦敦方程是描述超导材料中磁场的分布的方程。
英国物理学家弗雷德里克·伦敦在1935年提出了这个方程。
伦敦方程表明，在超导体内部，磁场线是圆形的，且相互排斥。
这种现象称为迈斯纳效应。
2.3 临界温度和临界磁场临界温度（Tc）是指材料从正常态转变为超导态的温度。
临界磁场（Hc）是指材料能够承受的最大磁场。
不同材料的临界温度和临界磁场不同。
例如，汞的临界温度为4.2K，临界磁场为1.8T；铝的临界温度为13.5K，临界磁场为1.2T。
3. 超导体的类型根据临界温度的不同，超导体可以分为三类：3.1 高温超导体高温超导体是指临界温度在液氮温度（77K）以上的超导体。
高温超导体的发现是超导物理研究的重要突破。
1986年，德国物理学家卡尔·穆勒和俄罗斯物理学家亚历山大·阿布拉莫夫发现了第一个高温超导体——钇钡铜氧化物（YBCO）。
高温超导体的出现使超导技术的应用成为可能。
3.2 低温超导体低温超导体是指临界温度在液氮温度以下的超导体。
常见的低温超导体有汞、铅、锡等。
低温超导体在实验室和研究领域中得到了广泛应用，如磁悬浮列车、核磁共振成像等。
3.3 室温超导体室温超导体是指在室温（约20°C）下就能表现出超导性质的材料。
超导现象的原因
超导现象的原因超导现象的原因超导现象是一种物理现象，指的是在低温下某些物质的电阻为零。
这种特殊的电性质使得超导材料在电子学、磁学等领域有着广泛的应用。
那么，超导现象的原因是什么呢？本文将从以下几个方面进行分析。
1. 超导材料的基本特征超导材料具有以下基本特征：（1）在临界温度下，电阻突然变为零。
（2）在外加磁场下，磁通量会被限制在一定范围内。
（3）当外加磁场强度达到一定值时，材料会失去超导性。
这些特征表明，超导现象与材料中电子和磁场之间的相互作用密切相关。
2. 超导理论超导理论最早由荷兰物理学家卡末林于1911年提出。
他认为，在低温下，金属中自由电子会形成一种“电子气体”，这种气体可以通过库伦相互作用而形成一个稳定的状态。
在这个状态下，自由电子可以组成“库伦对”，这些库伦对可以在材料中自由移动，而不受电阻的影响。
后来，英国物理学家BCS提出了一种更加完整的超导理论。
他认为，在低温下，金属中的电子会形成一种“库伦相互作用能带”，这种能带具有一个空间波函数。
当两个电子之间的距离很小时，它们会形成一个稳定的“库伦对”，这个库伦对也具有一个空间波函数。
在这个状态下，库伦对可以在材料中自由移动，而不受电阻的影响。
3. 超导现象的原因根据超导理论，超导现象的原因可以归结为以下几点：（1）低温：超导现象只出现在非常低的温度下。
这是因为在高温下，电子之间存在大量热运动，并且杂质和缺陷也会影响电子之间的相互作用。
（2）库伦相互作用：金属中电子之间存在庞大的库伦相互作用力。
当温度足够低时，这些相互作用力可以使得电子形成稳定的库伦对。
（3）空间波函数：BCS理论认为，在低温下，金属中的电子会形成一种能带，这种能带具有一个空间波函数。
当两个电子之间的距离很小时，它们会形成一个稳定的“库伦对”，这个库伦对也具有一个空间波函数。
在这个状态下，库伦对可以在材料中自由移动。
（4）磁场：超导现象还与外加磁场有关。
当外加磁场强度较小时，超导材料可以承受一定程度的磁场。
有关超导的介绍
磁悬浮列车和常规列车比较有许多的优点，随 着对磁浮列车的更多研究，人们发现它还具有 其 他诸多优点，如速度可以达到很高、污染小、 爬坡能力强等等。特别是采用了超导型磁悬浮 列 车，它更有体积小、磁场强、能量消耗小、 速度更高等优点，是最为理想的类型，我们知 道磁 悬浮列车有两种基本悬浮方式：电磁悬浮 方式（EML）和电动悬浮方式（EDL）。 方式（EML）和电动悬浮方式（EDL）。
高温超导
从超导现象发现之后，人们一直寻求在 较高温度下具有超导电性的材料，中国 科学家朱经武、吴茂昆、赵忠贤、陈立 泉为高温超导的发展作出了杰出的贡献 目前中国在高温超导材料研制方面处于 世界领先地位，新研制的超导体的临界 温度已达到132K 146K 温度已达到132K到146K，
超导的应用
从目前的研究情况来看，超导技术的应用可分 成三类： 一是用超导材料作成磁性极强的超导 磁铁，用于核聚变研究和制造大容量储能装置、 高速加速 器、超导发电机和超导列车，以解决 人类的能源和交通问题；二是用超导材料薄片 制作约瑟夫 逊器件，用于制造高速电子计算机 和灵敏度极高的电磁探测设备；三是用超导体 产生的磁场来 研究生物体内的结构及用于对人 的各种复杂疾病的治疗。以下就从这三个方面 来介绍超导技术 在各个领域的应用前景。
我们知道，聚能武器是把能量汇聚成极 细的能束 ，沿着指定的方向，以光速向 外发射能束，来摧毁目标。这里要解决 技术上的一个难题：如何 在瞬间提供大 量的能量。也就是说需要一个电感储能 装置，但普通线圈由于存在大量的能耗， 因此不能长时间储存大量的能量。超导 材料的零电阻的特性和高载流能力，使 超导储能线圈能 长时间、大容量地储存 能量, 能量,如右图所示。这种储存的能量可以 用于军事上，并且还可以多种 形式
第十章超导介绍
几个重要概念：
1. 临界温度(Tc)：出现超导电性 的温度称为超导转变温度。 2. 起始转变温度：电阻由正常 值开始陡然下降时的温度。 3. 超导转变的可逆性：即当降 低温度至Tc时，样品电阻突然 降为零；当加热样品使温度达 到Tc时，电阻又会突然恢复正 常值，这个过程可以反复进行.
4. 超导转变宽度：电阻由正常值开始陡然下降到完全消失 的温区。对于非常纯的样品，转变宽度可小至10-5K。而较 差的样品转变宽度可扩大到几K甚至十几K．新发现的高温 氧化物超导体的超导转变宽度就相对于传统超导体更宽．
MgB2超导体在应用上的契 机更让人激动。首先，这个 超导体在20 K左右的温度， 在8万倍于地球磁场的情况 下可以承载很大的超导电流 而且能耗极低。
（2）MgCNi3 2001年，He T.等发现 三元金属间化合物超导体 MgCNi3 (超导转变温度 Tc~7 K)，它具有三维简 单立方钙钛矿结构，其Ni 元素含量高，因而颇引人关 注。Mg、C 和Ni 分别对 应钙钛矿CaTiO3 中的Ca、 Ti 和O。 有可能成为联结两大超导材料(金属化合物和钙钛矿结 构氧化物)的纽带。
经过反复检查后， 卡末林· 昂内斯终于证 实了这是真实的情况。
昂内斯因对物质 低温性质的研究和液 氦的制备而获得1913 年度的诺贝尔物理学 奖。
1911年
H. Kamerlingh Onnes发现汞(Hg)在绝对温度4.2度附近 呈现超导性(获1913年诺贝尔物理学奖)
1913年
1914年 1930年
2. 临界磁场与临界电流 当T<Tc时，当施加磁场强 度达到某一值Hc(T)时，超导 态就会变为正常态，恢复正常 电阻值。H<Hc(T)为超导态， H>Hc(T)为正常态，转变同样 具有可逆性。把Hc(T)称为临 界磁场，它是温度的函数。
什么是超导
什么是超导超导，一般是指超导电性，即在低温环境下某些物质呈现出零电阻的性质。
超导做动词的时候，指超导体的无阻导电行为。
另外，有时候在不引起混淆的情况下，也简称超导体为超导。
超导有什么用处，也就是超导的作用超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。
但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）。
到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。
②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。
③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。
利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10-20倍，功耗只有四分之一。
超导的发展过程、1911年卡末林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到－268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性。
1913年卡末林·昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态” 。
1932年霍尔姆和卡末林·昂内斯都在实验中发现，隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属，没有外加电压时也有电流流过。
1933年荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质，1935年德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论。
1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后，同时提出：超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。
超导理论概述
2、临界磁场
HC H0 [1 ( T / TC ) 2 ]
（1）定义
一定温度下破坏超导态的最小磁场称为临界磁场 ，
对于纯金属，通常把恢复到 /2时的磁场定义为 。
（2）分类
Hc
Hc
正常态
Hc2(0)
正常态
Hc(0)
混合态
Hc1(0)
超导态
超导态
Tc
第Ⅰ类超导体
第Ⅱ类超导体
Tc
一团正电荷在运动。这些等效正电荷就对这个电子的负电荷起到一个屏蔽作用，使得超过一定距离的
两个电子之间不再有静电斥力作用（这个距离由Debye屏蔽长度来代表）。
电子--声子相互作用
Always believe that something wonderful is about to happen.
2、Cooper电子对
仍然考虑一个平面界面的半无限的理想导体，平行于这个
界面加外加磁感应强度_a，并令垂直于此面的方向为方向：
当 = 时，磁场强度将为表面处值的1/，令 = ，
这个距离叫做London穿透深度：
即：
05 理论基础
06 电声相互作用
目录
07 BCS方程
08 BCS理论的局限性
18
理论基础
超导电性
Always believe that something wonderful is about to happen.
3、临界电流密度j
一定温度下维持超导态所能流过的最大电流密度称为
临界电流密度j 。
T H C , TC 常数 ;
二流体模型：导体处于超导态时，自由电
子分为正常电子和超流电子两部分。两部分电
超导的原理
超导的原理一、超导的概念和基本原理超导是指某些物质在低温下电阻突然消失的现象。
在超导状态下，电流可以在不受阻碍的情况下流动。
这个现象最早被荷兰物理学家卡迈林·奥宾斯发现，并于1911年发表了论文。
他发现，在一定温度以下，汞的电阻会消失。
超导的基本原理是由于电子和晶格之间存在库伦相互作用力和晶格振动力，当温度降低到某个临界温度以下时，库伦相互作用力占主导地位，使得电子形成了一种配对状态，称为库珀对。
这种配对状态使得电子之间不存在散射，从而使得电阻率降为零。
二、超导体分类根据不同材料的特性和机制，可以将超导体分为以下三类：1. Type I 超导体：包括铅、汞等金属元素和合金，在低温下具有完全零电阻性质。
2. Type II 超导体：包括氧化物、硼化物等复合材料，在弱磁场下具有完全零电阻性质，在强磁场下会出现磁通量的量子化现象。
3. 高温超导体：指在室温下电阻率极低的材料，如铜氧化物、钇钡铜氧化物等。
三、超导体的临界温度和临界磁场超导体的临界温度指的是在该温度以下，材料可以表现出完全零电阻性质。
不同类型的超导体，其临界温度也有所不同。
例如，铅的临界温度为7.2K（-266℃），而高温超导体则可以达到约100K（-173℃）。
超导体还有一个重要参数——临界磁场。
当外加磁场强度超过该值时，超导态就会被破坏，材料会恢复正常电阻状态。
不同类型的超导体其临界磁场也有所不同。
四、Meissner效应当外加磁场作用于一个超导体时，由于材料中存在自由电子和库珀对，这些粒子会对外加磁场产生反向作用力。
这种反向作用力可以抵消外加磁场，在材料内部形成一个无磁区域。
这种现象称为Meissner效应。
Meissner效应是超导体的重要特性之一，它表明超导体在零磁场下可以完全排斥磁场。
这个效应不仅在超导体的基础研究中有着重要的作用，在实际应用中也有广泛的应用，例如磁悬浮列车、MRI等。
五、超导体的应用超导技术在现代科技中有着广泛的应用。
超导知识点总结大全
超导知识点总结大全超导是一种特殊的物理现象，指的是在超导材料中出现的零电阻和磁场排斥现象。
超导体在低温下可以表现出这些特殊的性质，这种性质使其在许多领域有着重要的应用价值，如电力输送、磁共振成像、粒子加速器等。
本文将从超导的基本原理、超导体的分类、超导态的性质和应用等方面对超导知识点进行总结。
一、超导的基本原理1. Meissner效应Meissner效应是超导体在临界温度以下对磁场的排斥现象。
当超导体处于超导态时，外加磁场会被完全排斥，因此磁场线会被挤压到超导体的周围空间，从而使得超导体在磁场下表现出宏观的磁性。
2. 零电阻超导体在超导态下表现出零电阻的性质，即在超导态下电流可以无阻力地流动。
这是由于超导体中的电子以配对的方式排列，形成了一种类似玻色子的集体运动，因而不会受到散射和阻碍，从而形成零电阻。
3. 超导态的出现超导态的出现是由于超导材料中的库珀对电子结对形成了玻色爱因斯坦凝聚，使得电子可以以集体的方式跨越能隙，形成一个巨大的玻色子集合体，从而产生了超导态。
二、超导体的分类1. 球差密度超导体球差密度超导体是一类超导材料，它在2个向上转化的温度（Tc）之间存在稳定的球差密度超导态，由于在球差超导态时电声耦合强烈，其超导理论的能隙值和临界温度都明显大于BCS理论。
2. 结构输运性质球差密度超导材料是一种高临界温度超导材料，其在常温下即可显示出超导性质，因此具有极大的应用价值。
3. 高温超导高温超导是指临界温度高于液氮温度（77K）的超导材料。
目前已经发现的高温超导材料包括铜氧化物和铁基超导体等，这些材料相较于常规超导材料具有更高的临界温度和更好的工程可塑性。
4. 氧化物超导体氧化物超导体是一类以氧化物为基础的超导材料，它通常是由一种或多种金属氧化物组成，如铜氧化物、钌钛酸盐等。
氧化物超导体具有高临界温度、高临界电流密度和良好的热稳定性等优点。
5. 铁基超导铁基超导是一类基于铁基化合物的超导材料，它具有高临界温度、高临界磁场、优良的输运性质和热稳定性等优点。
超导是什么
超导是一种特殊的物理现象，指的是某些物质在低温下可以表现出电阻为零的性质。
这种物质被称为超导体。
超导现象的发现可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林发现，当将水银冷却至接近绝对零度时（-273.15摄氏度），它的电阻突然消失了。
随着研究的深入，人们发现只有某些物质在低温下才会表现出超导性质。
这些物质通常是金属、合金或者化合物。
在这些物质中，电子会形成一种称为“库珀对”的电子对。
在普通材料中，电子通过碰撞来传递电流，而在超导体中，这些电子对协同运动，导致电阻为零。
超导现象的发现引起了科学家们的浓厚兴趣，因为它具有巨大的潜在应用价值。
首先是能源领域。
由于超导体没有电阻，电流可以在其中自由流动而不会损失能量，因此超导材料可以用于制造高效的电缆和发电机，从而节省大量能源。
其次是医疗领域。
超导材料可以用于制造磁共振成像（MRI）机器，MRI机器可以对人体进行非侵入性的检查，成为现代医学中不可或缺的工具。
此外，超导技术还可以用于磁悬浮列车、飞行器、计算机等领域。
然而，超导体的制造和使用面临着一些挑战。
首先是制造难度。
超导材料通常需要在极低的温度下才能表现出超导性质，这使得超导体的制造和使用成本极高。
其次是材料的脆弱性。
由于超导体通常是由多种元素组成的复杂材料，因此容易受到微小的扰动或变形而失去超导性质。
尽管面临着挑战，超导技术的应用前景依然广阔。
随着科学技术的发展，人们对超导现象的理解将不断加深，相信在未来不远的将来，超导技术将在各个领域得到更加广泛的应用。
超导三个临界条件
超导三个临界条件
摘要：
一、超导现象的定义
二、超导材料的特点
三、超导三个临界条件
1.温度临界条件
2.磁场临界条件
3.电流临界条件
四、超导技术在现实生活中的应用
正文：
超导是指在特定条件下，某些材料的电阻为零的物理现象。
这种现象的发现可以追溯到20 世纪初，当时科学家们发现当某些材料冷却到接近绝对零度的温度时，它们的电阻会突然变为零。
超导材料的特点在于其零电阻特性，这使得它们在许多应用领域具有巨大的潜力。
超导现象的出现需要满足三个临界条件。
首先是温度临界条件，指超导材料必须在临界温度以下才能表现出超导特性。
临界温度是材料表现出超导性的最低温度，不同的超导材料其临界温度各异。
其次是磁场临界条件，当超导材料被放置在强磁场中时，会出现超导现象的磁场临界值。
超过这个值，超导材料将失去超导特性。
最后是电流临界条件，当通过超导体的电流达到一定值时，超导材料也会失去超导特性。
这个电流值被称为临界电流。
尽管超导现象的发现已经有一百多年的历史，但直到近年来，超导技术才
开始在现实生活中得到广泛应用。
例如，超导磁悬浮列车利用超导线圈产生的强大磁场使列车悬浮，从而实现高速、低噪音的运行。
此外，超导量子干涉器（SQUID）是一种超高灵敏度磁场传感器，广泛应用于地球物理勘探、生物医学领域等。
在能源传输方面，超导电缆可以减小输电过程中的能量损耗，提高能源利用效率。
总之，超导现象是一种极具潜力的物理现象，满足三个临界条件后，超导材料可以实现零电阻、高速运行等特性。
超导物理的应用
超导物理的应用超导技术是一种非常先进的物理技术，因其具有超低电阻的特点，被广泛应用于许多领域，如能源、磁共振成像和电子电路等。
本文将介绍超导技术的基本原理及其在不同应用领域中的应用。
一、超导原理超导材料具有零电阻和完全反射电磁波的特点。
这是因为在超导材料中，电子能够在几乎不受阻碍地移动。
当超导体被置于磁场中时，它会阻碍磁场通过，形成一个反磁场，这就是超导磁体。
这种现象可以用法拉第定律来解释。
根据法拉第定律，当磁通量变化时，电磁感应力会产生电动势。
在超导体中，电阻为零，因此磁感线无法穿过超导体。
所以，当磁通量发生变化，电场会被产生，以产生电势差来抵消磁场，从而防止任何磁通量通过。
二、能源超导技术在能源领域中具有广泛的应用。
由于超导电线具有零电阻的特性，因此它们可以被用来制造高效的电缆。
在输电的时候，电流不会受到阻碍，因此还可以降低电缆的能量损失。
此外，超导技术还可以用来制造超导发电机。
超导发电机可以在低速稳定运行，且具有更高的效率。
其功率密度比常规发电机高出3至4倍，并可以实现更高的转速。
三、磁共振成像磁共振成像（MRI）是由超导技术发展而来的一项基本技术。
在MRI扫描中，一个大型的超导磁体被用来产生高强度磁场，以激发患者体内的氢原子发出信号。
这些信号被记录下来，并用计算机进行处理，最终形成图像。
由于超导磁体能够产生极高的磁场，因此MRI成像具有更高的分辨率和更好的对比度。
此外，MRI是一种无辐射的成像技术，因此比X射线成像更安全。
四、电子电路在电子电路领域，超导技术也具有广泛的应用。
超导技术可以被用来制造高速电子电路。
由于超导体导电性强，因此可以被用来制造高频检测器、叠加器和强耦合器等器件。
超导电路还可以被用来制造超快速计算器。
由于超导器件的瞬时响应能力非常好，因此它们可以实现快速的逻辑运算和数据处理，可产生计算速度极快的电脑。
五、结论可以看出，超导技术在许多领域中都有广泛的应用。
尤其需要注意的是，超导技术可以降低能源的损耗，提高能源利用效率，对环保有积极作用。
超导现象的巨观和微观理论解释
超导现象的巨观和微观理论解释超导是物理学中一种引人注目的现象，指的是一些物质在低温下表现出完全无电阻的特性。
超导现象的原理一直是科学家们研究的焦点之一，对于揭示其微观机制和应用于实际中具有重要意义。
本文将从巨观和微观两个层面探讨超导现象的理论解释。
首先，我们从巨观层面入手，观察超导现象的整体特性和性质。
当某些物质被冷却到一个临界温度以下时，就会出现超导现象。
在超导状态下，电流可以无损耗地在材料内部流动，这意味着电流可以在超导体内无限延续下去而不会受到阻力。
这种特性使得超导材料在电力输送、电子器件制造等领域具有广泛的应用潜力。
对于超导现象的巨观解释，目前最被广泛接受的理论是BCS理论，即“巴丁-库珀-斯坦因理论”。
BCS理论认为，超导是由于电子与晶格振动之间的相互作用导致的。
在低温下，晶格振动会形成一种被称为“库珀对”的特殊态，电子通过与这些库珀对的相互作用而形成一个整体，从而形成了超导现象。
BCS理论的核心是超导能隙的形成。
超导能隙是指在超导体中，电子必须具有一定的能量以克服超导材料产生的能隙才能从一个能级跃迁到另一个能级。
这就是为何只有在低温下才能观察到超导现象。
超导能隙的形成和库珀对的形成密切相关，库珀对提供了足够的能量使电子跃迁，进而产生超导现象。
接下来，我们来探讨超导现象的微观解释。
超导的微观机制可以从电子的运动和相互作用的角度进行解释。
在超导材料中，电子之间存在相互排斥的库伦力，这会导致电子在晶格中受到散射，并且能量会损失到晶格中去。
然而，在低温下，电子与晶格振动的相互作用会导致电子和晶格之间的相互作用具有吸引力，形成库珀对。
库珀对的形成是超导现象的关键步骤。
正常情况下，库伦排斥力会使得电子间的相互作用能增加，从而阻碍超导的发生。
但在超导材料中，晶体格子振动引起的吸引力抵消了库伦排斥力，形成了库珀对。
这种库珀对是由电子和晶格共同参与的量子态，具有特殊的运动和相互作用方式。
库珀对的产生降低了电子之间的相互作用能，使得电子可以在超导材料中自由地流动而不受到散射的干扰。
超导技术
超导技术一．什么是超导？超导是超导电性的简称，是指导电材料在温度接近绝对零度的时候，金属、合金及其他材料的电阻趋近于0的性质。
超导材料的发现是最近几十年来物理学与材料科学领域的重大突破之一，已引起全世界的广泛关注，世界各国科技工作者参与超导材料的研究和发展工作，人们很快就能感受到它给社会生活带来的重大变革。
目前超导这一得天独厚的特性使得超导材料在医疗、电子输送、交通方面获得广泛应用。
二．超导现象的发现在发现超导现象之前，物理学界关于超低温区电阻的变化情况形成两种对立的观点：① Kelven 提出的“随着温度的降低，电阻会在趋于某一个极小值后会由于电子凝聚在原子周围而使得电阻趋于∞”。
② Nernst 提出的“电阻随温度减小并最终在绝对零度处消失”。
1908年，Kirchhoff 的得意门生Onnes 首次将最后一个“永久气体”He 液化，并得到了低于4K 的低温。
1911年，他在测量一个固态汞样品的电阻与温度的关系时发现，当温度下降到4.2K 附近时，样品的电阻突然减小到仪器无法察觉出的一个小值。
这种现象后来被称为超导现象，这一使电阻突然变小的温度4.2K 被称为临界温度Tc 。
1912年，Onnes 在铅和锡上发现了类似的现象，说明超导现象并非孤立。
三.两个主要性质①零电阻：超导体的电阻为0或无限接近于0，因此一旦它内部产生电流后，只要保持超导状态不变，其电流就不会减小，因此就称这种电流为持续电流。
正常导体因为有电阻，所以为了在导体中产生恒定电流就需要外加电场。
对超导体来讲，由于它的电阻为0，所以一旦在其中有电流产生就不会消失，也就是说，维持该电流不需要加电场，导体内部场强为0。
a. 那么怎样在超导体中产生持续电流？由法拉第电磁感应定律可知:”随时间变化的磁场会在空间激发出涡旋电场”,当将一个条形磁铁靠近超导体时,导体中就会产生涡旋电场并产生涡旋电流和留有一定的磁通量,当磁铁拿走后,超导体中的磁通量应该维持不变,因为如果磁通量改变,超导体中将产生电场,与超导体中电场为0相矛盾,而这个磁通量是通过超导体表面的持续电流来维持的。
超导简介
超导体电磁性质方程
描述超导体现象的超导体电磁性质（物性）方程为：
J s J n E, E , J s B t
－ 电场起着加速超导电流和维持正常电流作用，
ns e 2 m e
－ 磁场可看作电流的’源’ 起着维持超导电流（有旋）的作用,(形成面电流分 布).－比较 .
超导相
T2 H c H c 0 1 2 Tc
1911年，昂内斯发现超导现象 1986年，高温超导取得突破，中国在其中
O
Tc
T K
超导磁性－
Meissner（迈斯纳）效应
B0
Meissner 效应：超导体内部磁感应强度为零
与外加磁场过程无关，若物质内部有磁场，则进入超导相后，磁场排出， 若物体原来处于超导态，外加磁场不能进入超导体内．
超导电性
超导电性：电阻率为零 电导率为无穷大
10 ，
15
m
R
超导态的基本条件：
当温度下降之某临界温度之下，物质的电阻 率突然下降至零，对汞，
O
Tc
T K
失超
Tc 4.2K
(-268.9度)
Hc
Hc 0
临界温度与外加磁场相关，或曰临界磁场与 温度相关
超导电子学的理论是以超导体的两个基本特 性即零电阻的理想导电性和 迈斯纳效应的 完全抗磁性为基础，以超导微观理论和超导 约瑟夫逊效应为核心。 理想导电性是指导体电阻突然消失的零电阻 特性，又称超导电性。 完全抗磁性是指超导体在超导态时将其内部 磁场完全排出体外的现象，又称迈斯纳效应。
约瑟夫逊效应
产生强磁场－ 磁谱仪，2003 年再次送入地
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超导产业“十年十倍”的增长前景，吸引了百利电气、永鼎股份、汉缆股份等国内多家上市公司提前布局，希望抢占市场“先机”。
基金等机构投资者也对该领域表现出浓厚的兴趣。
根据最新公布的基金年报，汉缆股份得到广发基金、华夏基金等众多基金的青睐。
据多家基金年报显示，广发小盘、广发内需、广发聚富三只基金进驻汉缆股份；华夏系则有华夏平稳、华夏策略、华夏大盘进驻。
华夏策略和华夏大盘的管理人均是著名基金经理王亚伟。
另外，包括华夏大盘在内的华夏系6只基金曾于去年三季度进驻永鼎股份。
超导电力技术作为21世纪具有重要战略意义的高新技术，受到各国高度重视。
美国和日本都将超导限流器视为21世纪具有经济战略意义高新技术产品之一。
美国计划在2030年用高温超导材料建成连接全国的超导骨干电网，以及几个大的电力负荷中心。
此前，美国国家电网和美国电力公司已于2006年分别在奥尔巴尼、纽约和俄亥俄州的哥伦布商业电网中安装了配电-电压超导电缆系统。
而世界上第一条输电-电压超导电缆系统已于2008年4月在纽约长岛投入运行。
就我国的超导技术发展情况来看，2011年2月，国内第一个超导变电站——中科院白银超导变电站在甘肃白银建成，不久将实现并网运行。
该变电站包括高温超导限流器、高温超导储能系统、高温超导变压器和高温超导电缆等多种超导电力装置。
它由白银市国资委、中科院电工研究所和甘肃万通电缆集团共同建设。
随着产业化进程的提速，百利电气、永鼎股份、汉缆股份等多家上市公司也在积极布局超导领域。
券商等机构也对超导技术的应用前景表现出浓厚的兴趣。
中金公司在有关研究报告中认为，超导限流器可安装于发电厂、输电网、变电站等场所，预计国内首先应用于220KV及以上的变电站，按照220KV的4000万元/台，35KV的2000万元/台计算，超导限流器国内市场规模约1700亿-2800亿元。
而据宏源证券估算，国内超导限流器市场空间约1700亿
-2300亿元。
由于超导技术进入壁垒较高，因此最先进入者有望成为未来市场的领导者。
从上市公司来看，百利电气制造的35KV超导限流器在云南普吉电站挂网运行2年多来，在3次人为故障中达到了预期的效果。
而市场对公司参与的天津220KV超导限流器项目更是预期较高。
据本报记者了解，该项目即将挂网运行。
百利电气去年7月公告增发募集的不超过10亿元资金中，3亿元用于超导限流器项目。
公司称将获得国内最先进的超导限流技术并实现产业化，为其在智能电网领域的发展奠定领先优势，该项目将使其成为国内第一家进行超导限流器初步商业化生产的企业，产业化后有望获得高额回报。
此次增发项目包括了35KV-220KV所有电流等级的超导限流器，在整个项目中参与方包括北京云电和国网天津分公司，但百利电气的权益不低于50%。
在三方合作中，北京云电负责提供技术，百利电气负责设备设计与制造，而国网负责超导限流器挂网运行等。
百利电气认为，超导限流器是智能电网建设的关键设备，智能电网的稳定性是智能电网建设的重中之重，超导限流器可以有效提高智能电网的暂态稳定性。
提高暂态稳定性需要控制电网的短路电流，现有方法的费用均非常高，且容易导致电力系统运行的不稳定；而超导限流器作为近年来发展起来的限制短路电流的新技术装备，具有明显优势。
另外，上市公司永鼎股份于去年12月22日发布公告，投资7200万元成立苏州力鼎新材料有限公司，从事超导线材和超导设备的研发。
据知情人士介绍，永鼎股份很可能进军第二代高温超导线材，其技术团队可能主要来自美国橡树岭国家实验室（ORNL），该实验室是美国从事第二代高温超导材料研发的主力军。
另一家涉足超导的上市公司是汉缆股份。
汉缆股份控股英纳超导51%的股权。
英纳超导成立于2000年9月，是中国第一家实现第一代高温超导线材产业化的公司，其生产的高温超导线材已装备在我国第一台超导电机和第一台35kv高温超导限流器上。
2008年，由公司提供超导线材的35kV/90MVA 饱和铁心型超导限流器在昆明220kv普吉变电站成功挂网运行。
? 超导目前已经进入产业化阶段。
高温超导材料和低温超导材料应用领域并不一致，我们预计高温超导中超导限流器、超导滤波、超导储能将有可能最先获得应用。
低温超导主要用于核磁共振（MRI）和可控核聚变磁场线圈（ITER），技术成熟，市场较小。
? 超导限流器能在电网短路时，限制短路电流，保护电网。
保守预计广东电网在2015 年会有60 个变电站短路电流超过设计的安全标准。
华东等负荷大区也有同样的问题。
与其他限制短路电流的方式相比，超导限流器具有不改动原有设计和设备，运行能耗大幅降低等优点。
我们测算，与500kv 空心电抗器对比，超导限流器年节省电费200 万元，节省原有设备改造投入500 万以上。
估计超导限流器的市场在600 亿
? 超导滤波器是移动通信基站静态扩容的重要手段。
它提高移动通信基站覆
盖面积一倍，同时降低掉话率50%以上。
超导滤波属于成熟技术。
美国目前已经装备了6000 台超导滤波器。
国内目前生产的超导滤波器还主要是应用于军事雷达、军事通信方面。
民用方面，联通公司已经在北京和唐山的试点基站安装了超导滤波器，成功运行4 年以上。
随着移动通信数据传输量的大幅度增加，超导滤波必将进入移动通信基站。
保守估计超导滤波器的市场在375 亿。
? 超导储能主要用于解决风电、光伏系统的并网问题。
超导储响应速度快，
可以快速根据电源放电状况收/放电能。
目前国家电网资助的中国电科院“第II 代高温超导储能单元构成关键技术研究”项目验收已经获得通过。
在美国和日本，超导储能已经有10 例以上的应用。
由于超导储能主要用
于调节电能质量，与抽水蓄能等大规模的能量储存手段，并不矛盾。
? 第一代和第二代高温超导材料各有优势。
成本方面，目前第一代成本是第
二代的1/3，但第二代有潜力降至第一代以下。
在应用领域方面，除了超
导电机需要用第二代外，别的应用领域两种材料基本一致。
? 重点关注百利电气（600468）、汉缆股份（002498）和综艺股份（600770）。