超导体和等离子体讲解
传统超导体简介
2014年5月24日传统超导体简介LH·ZW摘要：如今超导体在社会生产中扮演着越来越重要的作用，不管是急速发展着的电子工业还是磁悬浮列车的发展都与超导体的发展息息相关。
并且一直以来有着神秘色彩超导体在我们心目中都是高端得遥不可及的，而当今社会的发展却因之而大放异彩，所以对于超导体的机制及其应用我们还是应该学习的。
关键词：电磁学超导体零电阻现象迈斯纳效应超导发电磁悬浮列车引言超导体与电磁相关原理不无关系。
超导体没有电阻是一材料宏观表现出来的性质，并且在我们现有的认知当中，当温度到达（升高或降低）该材料的某一临界值时，其温度会变为让人们一直以来都不为理解且震惊的零值，即是不可思议的没有电阻现象。
且超导的最具特点与价值的是其完全导电性和完全抗磁性，由此使得其在社会生活生产中扮演着重要的角色。
一．超导体分类现在对于超导体的分类并没有统一的标准，通常的分类方法有以下几种：∙通过材料对于磁场的相应可以把它们分为第一类超导体和第二类超导体：对于第一类超导体只存在一个单一的临界磁场，超过临界磁场的时候，超导性消失；对于第二类超导体，他们有两个临界磁场值，在两个临界值之间，材料允许部分磁场穿透材料。
∙通过解释的理论不同可以把它们分为：传统超导体（如果它们可以用BCS理论或其推论解释）和非传统超导体（如果它们不能用上述理论解释）。
∙通过材料达到超导的临界温度可以把它们分为高温超导体和低温超导体：高温超导体通常指它们的转变温度达到液氮温度（大于77K）；低温超导体通常指它们需要其他特殊的技术才可以达到它们的转变温度。
∙通过材料可以将它们分为化学材料超导体比如：铅和水银；合金超导体比如：铌钛合金；氧化物超导体,比如钇钡铜氧化物；有机超导体,比如：碳纳米管。
二．一般超导体（即第一类超导体）的微观机制1.电阻成因：很多宏观现象可以从微观领域中得到解释。
电流是导体中电子的定向移动。
电子在原子间移动时，由于电子与原子核间的电磁力的作用，会引起原子振动。
超导体的原理与应用有哪些
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。
超导体 概念
超导体概念
超导体是指在低温条件下，电阻消失或接近零的材料。
当超导体受到外加电流或磁场时，可以产生超导电流或磁通排斥效应。
超导体的概念最早由荷兰物理学家海克·卡末林领导的研究小
组于1911年发现，并在1957年由美国物理学家J. Bardeen、L. Cooper和R. Schrieffer提出了著名的BCS理论，解释了超导
现象的机制。
超导体的主要特征是具有零电阻和完全磁场排斥效应。
在超导态下，电子通过原子晶格的正空穴形成库珀对，而不是单个电子运动。
这种库珀对的形成使得电子能够无碰撞地通过晶格，从而消除了电阻。
超导体的临界温度是指材料变为超导体的临界温度，不同的超导体材料临界温度各不相同，有些超导体的临界温度可以达到几百摄氏度。
超导体的输运性质还包括完全的磁场屏蔽效应、零电阻传导和极低的能量损耗等优点，因此在许多领域有广泛的应用，如磁共振成像、电能传输、粒子加速器和磁悬浮列车等。
然而，超导体需要在极低温度下才能实现超导态，并且通常需要极低的温度和复杂的制备工艺，限制了其实际应用范围。
因此，研究人员一直致力于开发更高临界温度的超导体材料，以便实现更广泛的应用。
物理学十大黑科技
物理学十大黑科技
1.量子纠缠：在两个相互作用的粒子之间建立一种神秘的联系，使它们之间的任何改变都会影响到对方。
2. 相对论：爱因斯坦提出的理论，解释了时间和空间是如何相互作用的，同时告诉我们光速是不可逾越的。
3. 超导体：在极低温度下，一些物质电阻降至零，电流可以无限流动，这种现象被称作超导。
4. 高温等离子体：将物质加热到极高温度时，它们会变成等离子体，这种物质能够产生强大的电磁场，应用于聚变反应和等离子体发动机等领域。
5. 磁悬浮：利用电磁原理，使列车或车辆悬浮在铁路或道路上，以减少摩擦力和能量损失。
6. 光纤通信：利用光纤传输光信号，可以实现高速、高质量的通信，广泛应用于通信、医疗和娱乐等领域。
7. 超分辨显微镜：通过利用纳米技术和复杂的算法，超越传统显微镜的分辨率限制，可以观测到更细微的细胞和分子结构。
8. 星际旅行：利用物理学原理，如光速不变原理和黑洞的引力等，探索太空旅行和星际移民的可能性。
9. 量子计算机：利用量子力学的特性，可以实现更快速、更高效的计算，对于处理大规模、复杂的问题有着巨大的潜力。
10. 引力波探测：利用激光干涉仪，探测来自宇宙深处的引力波，这种波动在爆发性事件如黑洞合并或超新星爆发时会产生，对于研究
宇宙的演化和结构有着重要意义。
超导体的基本性质和应用
超导体的基本性质和应用超导体是一种在极低温下表现出完全电阻为零的材料，是电学领域中独特且引人瞩目的现象。
超导体的发现和研究不仅极大地推动了科学领域的发展，也为行业的应用带来了巨大的潜力。
本文将介绍超导体的基本性质和一些重要的应用。
一. 超导体的基本性质超导体具有以下的基本性质：1. 零电阻：在超导态下，超导体内部没有电阻，电流可以在其中自由地流动。
这个性质让超导体在电力输送和能量储存方面具有巨大的潜力。
2. 迈出Meissner效应：超导体在过渡到超导态时，会对外部磁场产生排斥作用，将磁场排斥出体内。
这种现象被称为迈出Meissner效应，它是超导体的又一个重要性质。
3. 让低温成为关键：要使超导体发挥超导状态，需要将温度降到很低的极端。
对于常见的超导体材料来说，常规的液氮温度（77K）已经足够维持超导态。
二. 超导体的应用1. 增强能源传输：由于超导体的零电阻特性，能量在超导体中的传输效率非常高。
这使得超导体在能源传输方面具有广阔的应用前景。
超导体电缆可以大大提高电能传输的效率，降低能量损耗，并减少能源供应的对环境的影响。
2. 磁共振成像（MRI）：超导磁体被广泛应用于医学成像领域中的核磁共振（NMR）和磁共振成像（MRI）技术。
超导磁体提供了一个强大的稳定磁场，可以更准确地检测疾病和生成高质量的影像。
3. 磁悬浮交通：超导磁悬浮技术利用超导体的穿透磁通特性，使列车浮起并在轨道上悬浮行驶。
这种无摩擦的悬浮方式可以大大提高列车的速度和运行平稳性，且不会产生噪音和振动，未来可能将成为一种重要的交通方式。
4. 快速电子元件：超导体的超快电子运输特性也为电子元件提供了可能。
超导元件可以实现更高的开关速度，更高的运行频率和更低的功耗。
这对于信息技术领域和计算机科学来说是非常有前途的。
5. 等离子体研究：超导体在等离子体物理研究中扮演着重要的角色。
超导磁体可以提供足够的磁场来约束等离子体，并使其保持稳定。
对超导体的基本认识
对超导体的基本认识一.超导现象的发现超导是某些金属或合金在低温条件下出现的一种奇妙的现象。
19世纪末，低温技术获得了显著的进展，曾一向被视为“永久气体”的空气被液化了。
1877年氧气被首先液化，液化点也就是我们所说的常压下沸点是-183℃（90K）。
随后人们又液化了液化温度是-196℃的氮气。
1898年杜瓦（J.Dewar）第一次把氢气变成了液体氢，液化温度为-253℃，他并发明了盛放液化气的容器——杜瓦瓶。
最先发现这种现象的是荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯。
1908年卡麦林·昂纳斯液化氦（-259℃）成功，从而达到一个新的低温区（4.2K以下），他在这样的低温区内测量各种纯金属的电阻率。
1911年夏天，当昂纳斯的两个研究生在做低温实验时，偶然发现某些金属在极低温环境中，金属的电阻突然消失了。
昂纳斯接着用水银做实验，发现水银在4.1K时（约相当于-269℃），出现了这种超导现象；不但纯汞，而且加入杂质后,甚至汞和锡的合金也具有这种性质。
他把这种性质称为超导电性。
他又用铅环做实验，九百安培的电流在铅环中流动不止，两年半以后仍旧毫无衰减。
1932年霍尔姆和卡茂林－昂尼斯都在实验中发现，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。
二.超导体的基本性质1、零电阻效应在超导条件下，电阻等于零是超导体的最显著的特性。
如果将一金属环放在磁场中,突然撤去磁场,在环内就会出现感生电流。
金属环具有电阻R和电感L。
由于焦耳热损耗,感生电流会逐渐衰减到零，衰减速度与L和R的比值有关,L/R的值越大，衰减越慢。
如果圆环是超导体，则电阻为零而电感不为零；因此电流会毫不衰减地维持下去。
这种“持续电流”已在多次实验中观察到。
测量超导环中持续电流变化的实验给出，样品铅的电阻率小于3.6×10-2欧姆厘米，它比铜在室温下的电阻率1.6×10-6欧姆厘米还要小4.4×1016倍。
浅谈超导体
浅谈超导体徐建强河南省卢氏县第一高级中学来源人教网由于导体的电阻，在远距离输电等方面造成较大的电能浪费；如能生产一种超导体材料，没有电阻，电流流经它时将不受任何阻力，没有热损耗，于是就能以小的功率得到大的电流，从而产生几个甚至几十个特斯拉的超强磁场，将具有很高的应用价值。
今天，这一切以成为现实。
一、超导体的基本特性1. 零电阻效应超导现象的发现是与低温技术的发展分不开的。
1906年荷兰著名低温物理学家昂纳斯(H．K．Onnes，1853—1926)首次制备出液态氮，获得4开的低温(相当于-269℃)，随后又获得了1.04开的低温。
这是继1898年制备出液态氢获得14开低温之后的巨大进展。
随着低温技术的进展，科学家已注意到纯金属的电阻随温度的降低而减小的现象。
昂纳斯首先研究低温下水银电阻的变化。
l911年发现了水银的超导现象。
在4.2开附近水银电阻突然变小。
图1是水银的电阻随温度的变化情况，纵坐标是该温度下水银电阻与0℃时电阻的比值：R(T)／R(0℃)。
较精确的测量给出水银的超导转变温度（临界温度）Tc＝4.153 开。
继续降温到3开时，电阻降到仅为0℃时电阻值的10-7Ω，电阻值实际已可看作零了。
图1水银的零电阻效应1912—1913年间昂纳斯又发现锡(Sn)在3.8开低温时，也有零电阻现象。
随后科学家们又发现了其他许多金属或合金在低温下都有零电阻效应。
昂纳斯首先将这种特殊的电学性质称为超导。
昂纳斯由于液氦的制备和超导现象的研究获 l913 年诺贝尔物理学奖。
2 ．完全抗磁性1933年，德国物理学家迈斯纳(W．Meissner) 通过实验发现：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感线会一下子被完全排斥到超导体之外 (见图2)，超导体内磁感应强度变为零，这表明超导体是完全抗磁体。
这个现象称为迈斯纳效应。
3 ．存在临界磁场实验表明，超导态可以被外磁场所破坏，在低于Tc的任一温度T下，当外加磁场的磁感应强度B小于某一临界值Bc时。
超导体是什么以及其应用领域
超导体是什么以及其应用领域超导体是一种特殊的材料，在低温下可以表现出零电阻和完全反磁性的特性。
这种材料的独特性质使其在许多领域中得到了广泛的应用。
超导体最早被发现于1911年，当时是由荷兰物理学家海克·卡梅林·奥克斯纳发现的。
他发现一种含铅的合金在接近绝对零度时表现出了完全的电阻为零。
随后的几十年中，其他材料也被发现具有类似的特性，包括铜氧化物和铁基超导体。
超导体的特性是由一个称为“库珀对”的现象所导致的。
在超导体中，电子形成成对移动，避免了单个电子导致的电阻。
这也解释了为什么只有在低温下这种特性才会表现出来，因为热会导致这些库珀对分解。
超导体的应用领域非常广泛，下面简单列举了一些：1. 超导磁体超导磁体是利用超导体制造的磁体。
这种磁体可以产生比常规磁体更强的磁场，并且溶解在液氦中不会导致热量的释放。
它们被广泛应用于核磁共振、医学成像和粒子加速器等领域。
2. 超导传输线超导体的电阻为零，使其可以制造出高效的电力传输线路。
这种传输线被用于高层建筑和城市之间大规模的电力传输。
3. 超导电动机超导电动机比传统的电动机更加高效，因为它们可以使用更强的磁场来驱动电机。
这些电动机被广泛应用于高速列车、船舶和飞机等领域。
4. 超导磁悬浮列车超导体可以用于制造磁悬浮列车的轨道。
这种列车可以在超高速下运转，并且非常节能。
5. 超导电缆超导电缆是利用超导体制造的电缆。
它们可以在大功率传输时具有更高的效率和更小的损耗。
超导体的应用领域还包括量子计算、超导量子干涉仪、量子传感器和量子密钥分发等。
这些领域还在发展中，未来还有更多可能的应用。
总之，超导体的独特性质使其在现代科技领域中得到了广泛的应用。
它们在制造高效电力传输、超高速列车、核磁共振成像和其他许多领域中都扮演着重要的角色。
随着科技的发展，我们有理由相信，超导体的应用领域还会不断扩展。
超导体课件
3. 我国的超导体研究
我国的超导体研究工作走在世界的前列，
目前已找到超导临界温度达132K的超导 材料.
4.我国的磁悬浮列车
我国第一
条磁悬浮 列车试验 线在长沙 建成通车
我国磁悬
浮列车驾 驶室和车 厢内部
我国第一
条磁悬浮 列车试验 线上试车 情景
第七章 电阻
第四节 超导体
1．超导体
概念 超导现象
一些物质当温度下降到某一温度时，电
阻会变为零，这种现象叫做超导现象. 能够发生超导现象的物质，叫做超ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体.
2．超导体的优缺点
如果超导体能应用于实际会降低输电损
耗，提高效率及在其他方面给人类带来 许多好处. 目前超导体还只应用在科学实验和高新 技术中 , 这是因为一般的金属或合金的超 导临界温度都较低.
超导介绍及应用PPT课件
(6)科学工程和实验室应用
• 科学工程和实验室是超导技 术应用的一个重要方面，它 包括高能加速器、核聚变装 置等。高能加速器用来加速 粒子产生人工核反应以研究 物质内部结构，是基本粒子 物理学研究的主要装备。
当通过超导体中的电流达到某一特定值时， 又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电 流称为临界电流 临界磁场(Hc): 逐渐增大磁场到达一定值后，超 导体会从超导态变为正常态，把破坏超导电 性所需的最小磁场
临 界 温 度
(Tc)
临界磁场
逐渐增大磁场到 H 达一定值后，超导体 会从超导态变为正常 Hc(0) 态，把破坏超导电性 所需的最小磁场称为 临界磁场，记为Hc。
超导发电机
在电力领域，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％
超导限流器
超导限流器是利用超 导体的超导/正常态转变 特性，有效限制电力系 统故障短路电流，能够 快速和有效地达到限流 作用的一种电力设备。 超导限流器集检测、触 发和限流于一体，反应 速度快，正常运行时的 损耗很低，能自动复位， 克服了常规熔断器只能 使用一次的缺点 。
巴丁、库柏、施里弗
巴丁、库柏、施里弗获得了1972年诺贝 尔物理奖
BCS理论的三个观点
超导体
1911年2月，掌握了液氦和低温技术的卡末林·昂尼斯发现，在4.3K以下，铂的电阻保持为一常数，而不是 通过一极小值后再增大。因此卡末林·昂尼斯认为纯铂的电阻应在液氦温度下消失。为了验证这种猜想，卡末 林·昂尼斯选择了更容易提纯的汞作为实验对象。首先，卡末林·昂尼斯将汞冷却到零下40℃，使汞凝固成线状； 然后利用液氦将温度降低至4.2K附近，并在汞线两端施加电压；当温度稍低于4.2K时，汞的电阻突然消失，表现 出超导状态。
超导体已经进行了一系列试验性应用，并且开展了一定的军事、商业应用，在通信领域可以作为光子晶体的 缺陷材料。
背景
超导体的发现与低温研究密不可分。在18世纪，由于低温技术的限制，人们认为存在不能被液化的“永久气 体”，如氢气、氦气等。1898年，英国物理学家杜瓦制得液氢。1908年，荷兰莱顿大学莱顿低温实验室的卡末 林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化，并通过降低液氦蒸汽压的方法，获得1.15~4.25K的 低温。 低温研究的突破，为超导体的发现奠定了基础。
BCS理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动， 形成超导电流。对于库珀对产生的原因，BCS理论做出了如下解释：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正 电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原 来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子 对将不会和晶格发生能量交换，没有电阻，形成超导电流。
什么是超导体
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。
等离子超导电机
等离子超导电机引言等离子超导电机是一种利用等离子体技术和超导材料构建的高效能电机。
它具有高能效、高功率密度、低噪音和低损耗等优点，被广泛应用于能源转换、工业生产和交通运输等领域。
本文将介绍等离子超导电机的原理、结构、应用以及未来发展趋势。
一、原理等离子超导电机的原理基于等离子体技术和超导材料的特性。
等离子体是由高温或高能粒子激发而形成的带电粒子集合体，具有高导电性和高能量传输能力。
超导材料是在低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料，能够实现高电流密度和高磁场强度。
等离子超导电机利用等离子体的高导电性和超导材料的零电阻特性，通过在超导材料中产生等离子体来传输电能。
当电流通过超导材料时，超导材料内部的磁场会引发等离子体的形成，等离子体会带动超导材料中的电流流动，从而实现电能转换。
二、结构等离子超导电机的结构主要包括超导部分和等离子体部分。
超导部分由超导线圈、超导材料和制冷系统组成。
超导线圈是将电能输入和输出的关键部分，通常采用高温超导材料，如氧化物超导材料。
超导材料通过制冷系统降温至超导临界温度以下，实现零电阻状态。
等离子体部分由等离子体发生器和等离子体容器组成。
等离子体发生器通过高温或高能粒子激发，产生带电粒子，并将其注入等离子体容器中。
等离子体容器采用真空封闭结构，以防止等离子体与外界环境发生干扰。
三、应用等离子超导电机在能源转换、工业生产和交通运输等领域有着广泛的应用。
在能源转换方面，等离子超导电机可以用于风力发电和水力发电等可再生能源的转换。
其高效能、高功率密度和低噪音等特点可以提高能源转换的效率和可靠性。
在工业生产方面，等离子超导电机可以用于高功率工业设备的驱动和控制。
其高电流密度和高磁场强度可以满足工业生产对电能的高需求，提高生产效率和节约能源。
在交通运输方面，等离子超导电机可以用于高速列车和电动汽车等交通工具的驱动。
其高能效和低损耗可以延长电池续航时间，提高交通工具的运行效率和环保性能。
等离子超导电机
等离子超导电机等离子超导电机是一种基于等离子体技术的新型超导电机。
等离子体是一种高度激发的气体，具有高温、高密度和高能量的特点。
等离子超导电机利用等离子体的特性，将超导材料与等离子体结合，实现了电流的无阻抗传输，大大提高了电机的效率和性能。
等离子超导电机的核心部分是等离子体发生器和超导线圈。
等离子体发生器通过加热气体或施加电场，将气体激发为等离子体。
等离子体发生器一般采用微波或激光等方式，将气体的电子从原子或分子中剥离出来，形成等离子体。
等离子体发生器可以控制等离子体的温度、密度和能量，以适应不同工作条件下的电机需求。
超导线圈是等离子超导电机的另一个重要组成部分。
超导线圈采用超导材料制成，具有零电阻和强电磁场的特性。
超导材料在低温下可以实现超导状态，电流可以无阻抗地通过。
超导线圈可以产生强磁场，使电机具有较高的输出功率和转矩。
同时，超导线圈由于零电阻的特性，可以减少能量损耗，提高电机的效率。
等离子超导电机具有许多优点。
首先，由于等离子体的特性，电机的效率和性能得到了显著提升。
等离子超导电机的能量损耗较低，可以减少能源浪费和污染。
其次，等离子超导电机的体积较小，重量较轻，可以方便地应用于各种场合。
此外，等离子超导电机还具有较高的输出功率和转矩，可以满足各种高功率和高转矩的需求。
然而，等离子超导电机也存在一些挑战和问题。
首先，等离子体的产生和控制需要先进的技术和设备，成本较高。
其次，超导材料的制备和维护也需要复杂的工艺和条件。
此外，由于超导材料的低温特性，电机的工作温度需要控制在较低的范围内，增加了系统的复杂性和成本。
为了克服这些挑战，研究者们正在进行一系列的研究和开发工作。
他们致力于开发更先进的等离子体发生器和超导材料，以提高等离子超导电机的性能和可靠性。
此外，他们还在探索新的应用领域，如电力系统、交通运输和航空航天等，以推动等离子超导电机的商业化进程。
等离子超导电机是一种基于等离子体技术的新型超导电机，利用等离子体的特性实现了电流的无阻抗传输。
超导体以及超导体的应用简单介绍
超导原理
电阻： 电流是导体中电子的定向移动，电子 在原子间移动时，由于原子与原子核间的电磁 力作用会引起原子振动。这个振动就是电阻产 生的原因。 超导体中存在着电子对，这些电子对可以平稳 地通过由失去部分电子的原子所组成的通道。 不会引起原子振动，即超导现象。
超导体的发现
1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现， 将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又 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，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称 之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝 尔奖。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为 “超导体”。
超导体的应用以及前景
超导体的应用 超导体的发展前景
超导体的应用
超导体的应用
超导体可以有非常大的用途，这也是各国科学家努力研究 人们现在正不断地寻找新的超导体，其主要方向就是寻找能在 超导的重要原因。用超导体输送电能可以大大减少消耗，用高 较高温度下存在的超导体材料，即“高温超导体”(这里的高温 温超导体材料加工的电缆，其载流能力是常用铜丝的1200倍； 是相对而言的 )。20世纪80年代末，世界上掀起了寻找高温超导 利用超导体可以形成强大的磁场，可以用来制造粒子加速器等， 体的热潮， 1986年出现氧化物超导体，其临界温度超过了 125K， 如用于磁悬浮列车，列车时速可达 500千米；利用超导体对温度 在这个温度区上，超导体可以用廉价而丰富的液氮来冷却。此 非常敏感的性质可以制造灵敏的温度探测器。超导材料最诱人 后，科学家们不懈努力，在高压状态下把临界温度提高到了 的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有 164K(109℃)。1998年中国科学家研制成功了第一根铋系高温 零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获 超导输电电缆。这一成功极大地推进了中国高温超导技术的实 得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生 用化进程。高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类： 这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资 大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性 巨大。超导磁体可用于制作交流超导发 电机、磁流体发电机和 应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应 超导输电线路等。 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。
超导体简述
超导体简述一、超导体的定义:一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。
二、超导体的发展史：1911年，荷兰科学家昂内斯(Onnes)用液氦冷却汞，当温度下降到绝对温标4.2K 时水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。
根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。
但这里所说的“高温”，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。
1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。
经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。
超导现象1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。
1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。
此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。
1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。
1987年，中国科学家赵忠贤以及美国华裔科学家朱经武相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。
1 987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。
从19 86－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。
2001年，二硼化镁(MgB2)被发现其超导临界温度达到39K [1]。
此化合物的发现，打破了非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录。
1990至2000年代，具ZrCuAsSi结构的稀土过渡金属氮磷族化合物(rare-earth tran sition-metal oxypnictide, ReTmPnO)陆续被发现[2] [3]。
什么是等离子体
什么是等离子体？还有什么情况下产生？等离子(等离子态,电浆,英文:Plasma)是一种电离的气体, 由于存在电离出来的自由电子和带电离子, 等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用.等离子体由克鲁克斯在1879 年发现,"Plasma"这个词,由朗廖尔在1928 年最早采用等离子体是存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99%都是等离子体. 等离子态在宇宙中广泛存在,常被看作物质的第四态(有人也称之为"超气态") . 人造的等离子体: 荧光灯,霓虹灯灯管中的电离气体; 核聚变实验中的高温电离气体; 电焊时产生的高温电弧. 地球上的等离子体: 火焰(上部的高温部分) 闪电;大气层; 中的电离层;极光. 宇宙空间中的等离子体:恒星;太阳风;行星际物质;恒星际物质;星云. 等离子体可分为两种:高温和低温等离子体.以上提到的是高温等离子体,高温等离子体的温度,可以高达 1 亿摄氏度.现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域.例如:等离子电视,婴儿尿布表面防水涂层, 增加啤酒瓶阻隔性. 更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用, 让网络时代成为现实. 等离子态常被称为"超气态", 它和气体有很多相似之处, 比如: 没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质. 这种物质的第四基本形态,就是等离子态(体) .那么,什么是等离子态呢? 在等离子体中,电磁力起主要作用,使原本普通的物质内部出现新的运动形态,比如电子,离子的集体振荡. 等离子体虽然看不见摸不着,但它并不是虚无没用的,相反,它具有相当神奇广泛的作用,因此被称为"法力无边的隐形魔术师". 如:令萨达姆闻风丧胆的隐形武器.在海湾战争中,美国投入了一种新研制出来的隐形飞机,深人到伊拉克腹地进行侦察活动,充分掌握了伊军的布防情况,而伊军对之却毫无办法,因为这种侦察飞机采用了等离子体技术,等离子体具有的屏蔽效应,使雷达无法探测到它的踪迹.在科索沃战争中,以美国为首的北约的隐形侦察机,隐形轰炸机更是大肆发挥了它的威力.英,美, 俄等国都在致力于将等离子(体) 技术应用于军事方面.采用了等离子体技术后,飞机,导弹可以减少飞行阻力30%以上,因此大大提高了飞机,导弹的飞行速度和机动性能.等离子体还可以降低飞机,导弹的防热防护标准和飞行的轰鸣声等.俄罗斯正在开发一种新型的等离子武器,能通过将大气层电离产生的高温高能量,形成一个能量巨大的等离子大气环境区域,将在该区域的天空,太空中飞行的飞机,导弹和航天器击毁. "绿色","清洁"的动力来源. 随着社会的不断发展和人们生活的日益丰富繁荣, 对于电力的需求量也将越来越大.传统的发电技术在为人类做出贡献的同时,也"惹"下不少麻烦,污染了环境,对自然生态和人类健康造成了不小的损害.而且它们的发电效率也不高,所采用的发电来源又大多是不可再生的自然资源.所以,科学家一直在努力寻求一种先进.高效又无污染的发电技术. 而等离子体发电技术正好就能圆科学家们的这一梦想. 等离子体的发电原理是:将带电的高温流体,以极高的速度喷射到稳定的强磁场中,电磁场对带电流体(粒子)施加磁力作用而产生电,直接由热能转变为电能.与传统的火力发电方式相比,等离子体发电具有两大突出特点:一是发电效率高.等离子体发电技术利用发电装置所排泄的温度很高的废气余热来产生蒸汽,以驱动汽轮发电机,从而构成等离子体——汽轮发电的组合发电方式,发电有效率可比火电提高百分之五十以上.二是对环境的污染很轻.等离子发电由于温度很高, 流体燃料燃烧得很充分, 同时, 还因为添加了一些材料, 与发电过程中产生的废气——硫,进行反应,生成硫酸钾等化合物, 所以就没有太多的废气废碴污染环境.此外,等离子发电机输出功率的大小,取决于带电流体的运动速度和磁场的强度.加快等离子体的喷射速度,提高磁场的强度,其发电功率就大.如果运用高能量的流体燃料,并配置高速启动装置,那么等离子体发电机的功率可以达到一千万千瓦,完全能够满足大规模用电的要求.等离子技术还可以运用到核能发电方面. 在超高温高压和超强磁力的约束下,等离子技术能够用氢的同位素(如重氢——氖) ,对受控的热核聚变反应予以控制,进行原子能发电.2000 年 1 月,日本的某热核聚变装置,已经通过给超导体线圈供电,将等离子体的温度升至5 千万摄氏度,并计划在2001 年提高到 1 亿摄氏度,以实现热核聚变反应所必需的高温高压状态下的等离子体. 工业生产神奇的"魔法师". 对于等离子体的不断研究,产生了诸如等离子体物理学,等离子体化学,等离子电子学等边缘学科.等离子在金属加工,显示(器) 技术,微波和超声速流体力学等民用工业的广泛领域,都有重要而神奇的应用. 在金属加工方面,用高温等离子气流,可以切割用普通氧气切割法难以切割的高硬度高熔点金属,如不锈钢,镍基合金等.等离子体还可以用于金喷镀,焊接和钻孔等作业. 在等离子体化学方面, 由于等离子体的化学反应能量大, 温度高, 因此,特别适用进行高熔点金属的熔炼与提纯,制成性能优异的高温耐热金属材料,如特种钢和合金钢,以及非金属水晶等. 等离子体化学还可以实现高温耐热材料的低温合成, 以及单晶体材料的低温生长;生产非晶硅太阳能电池;制作高温超导体薄膜等. 等离子体化学应用于微电子技术,包括等离子体蚀刻工艺,等离子体显微,等离子体除胶等方面,更是为大规模,超大规模集成电路的更新换代,奠定了重要的工艺技术基础. 等离子体距民众生活最近,最重要的应用,就目前来说,应当算是等离子体显示器技术. 传统的显示器包括显像管(应用于电视,电脑等)和液晶显示器(用于电子表,计算器,仪表,笔记本电脑等) ,它们在工业生活的许多领域广泛应用.但两者在独具优点的同时,又各有缺陷或局限, 难以满足显示技术的新需求.等离子体显示器的诞生,为显示技术开辟了一个新的天地.它们的优点是体积小,重量轻,图像清晰,可制成超薄平板式等,并可突破传统的显像管和液晶显示这样分明的界限,实现两者的融合通用. 随着等离子体技术的不断发展,更加广泛的应用,等离子体这种看不见摸不着的物质第四态,将会露出"庐山真面目",被越来越多的人所认识和喜爱.等离子体目前在电子行业也有着其广泛的运用，比如说在线路板和电子产品行业应用最多的等离子清洗设备，等离子真空设备等等。
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1997年，金铟合金在接近绝对零度时既是超导体 同时也是磁体。1999年科学家发现钌铜化合物在 45K (-228℃)时具有超导电性。由于该化合物独特 的晶体结构，它在计算机数据存贮中的应用潜力 将非常巨大。
2、迈斯纳（Meissner）效应 —超导体具有将磁场完全排斥在外的完全抗磁性 迈斯纳（Meissner）效应可用磁悬浮实验演示：
从获得能量的观点来看聚变核反应主要是如下两 种：
20世纪50年代初，苏联科 学家提出了磁约束的概念，并 于1954年建成了第一个磁约束 装置——托卡马克(Tokamak)， 它是俄语“磁线圈环形真空室” 的缩写
0
h 2e
2.0678346110-15 Wb
约瑟夫森效应是一种隧道效应（势垒贯穿）起 源于微观粒子波动性的量子效应
1962年由约瑟夫森从理论上预言，后被实验所证实
1）如果在两超导体之间夹有10-3 ~ 10-4m 的绝缘，
薄层则即使绝缘层两侧不存在任何电压，其间仍 然可以持续地流过直流超导电流
2）如果在绝缘层两层的超导膜上加直流电压， 则在两超导膜之间将有一定频率的交流电通过， 并向外辐射电磁波，交变超导电流的振荡频率为
超导输电线路 超导材料用于制作超导电线和超 导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。 据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电 能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力 损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的 电能相当于新建数十个大型发电厂。
超导磁体是高能加速器和核聚变装置不可缺少 的关键部件。
超导磁悬浮列车
第
超四 导讲
体 和 等 离 子 体
超导 —超导电性 （金属、合金或其它材料电阻变零的性质）
一、超导物理性质
1、零电阻
1784年英国化学家拉瓦锡曾预 言：假如地球突然进到寒冷的地 区，空气无疑将不再以看不见的 流体形式存在，它将回到液态。
荷兰物理学家 昂尼斯
(H.K.Onnes)
从那时候起，拉瓦锡的预言就 一直激励着人们去实现“永久气 体”的液化, 使气体变成液体，并 由此得到极低的温度。
高能粒子加速器
超导核聚变托卡马 克装置
核聚变
在一定条件下，一个氘核(由一个质子一个中子 组成)和一个氚核(由一个质子和二个中子组成)会发 生聚变核反应，生成一个氦核(二个质子和二个中子 组成)，并放出一个中子。
精密的测量表明，氦核加上一个中子的质量之和 小于一个氘核与氚核反应前的质量之和，发生了明 显的质且亏损。 根据著名的爱因斯坦质能公式E＝mc2，反应过程中 出现的质量亏损转化为巨大的能量释放出来。
获得了1913年的诺贝尔物理学奖。
20世纪80年代起掀起高温超导研究:
超导新材料的发现
高温超导体—临界温度在液氮温度77K (-196℃） 以上。 1981年合成了有机超导体
1986年苏黎世实验室的缪勒和柏诺兹发现了陶 瓷性金属氧化物LaBaCuO4，TC约为35K (-238℃)。
陶瓷性金属氧化物一般来说是绝缘物质 获得了1987年的诺贝尔物理学奖。
1910年，昂尼斯开始和他的学生研究低温条件下 的物态变化。1911年，他们在研究水银电阻与温 度变化的关系时发现，当温度低于4K时已凝结 成固态的水银的电阻突然下降并趋于零.
电阻率 2 1[1 （T2 - T1)]
R/ 0.10 0.05
* ***
超导的转变
温度 TC
4.10 4.20 4.30 T/K
同理一个超导球用一通有持续电流的超导环使它 悬浮, 根据这个原理制成的超导重力仪，可以精 确测量地球重力的变化
3、磁通量子化和约瑟夫森（Josephson）效应
——超导体两种独特的宏观量子效应
类磁通——穿过中空超导体内空腔以及超导体内 表面穿透区域的总磁通量
磁通量子化——理论和实验表明超导体的类磁 通是守恒的，并其值是量子化的，最小的类磁 通单位称为磁通量子，
电磁感应效应
S V
N
o'
N
en
B
ω
iR
o
为证实这一发现，他们用固态的水银做成环路， 并使磁铁穿过环路使其中产生感应电流。但当水 银环路处于4K之下的低温时，即使磁铁停止了运 动，感应电流却仍然存在。他们坚持定期测量一 年，只要水银环路的温度低于4K，电流会长期存 在，并且没有强度变弱的任何迹象。
1877年法国物理学家盖勒德首先实现了“永久气 体”中氧的液化，液体氧的温度低达-140℃.
1898年，英国科学家杜瓦获得液化氢，液氢的温 度为-252.76℃，次年杜瓦又成功地使液氢变为固 体氢，固体氢的温度低到-260℃。
1908年昂尼斯首次把 最后一个“永久气体” 氦气液化，并获得低 于4K的低温。
1987年，美国休斯顿大学物理学家朱经武小组 与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后宣布制 成临界温度约为90K (-183℃)的超导材料YBCO。
1988年初日本宣布制成临界温度达110K的BiSr-Ca-Cu-O超导体。至此，人们终于实现了液氮 温区超导体的梦想，实现了科学史上的重大突破。
科学家还发现铊系化合物超导材料的临界温度 可达125K (-148℃)，汞系化合物超导材料的临界 温度则可达135K (-138℃)。
2eV
超导体的电子比热、同位素效应、超导能隙等 超导体的理论研究超出经典物理的范畴——BCS 理论（1957年联合提出）
二、超导技术的应用
大电流应用（强电应用） 电子学应用（弱电应用） 抗磁性应用
超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。 由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全
的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得 10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体， 要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大 量的冷却水，投资巨大。
超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发 电机和超导输电线路等。
超导发电机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％。