电气工程导论第六章电工理论与新技术PPT课件
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接着，美国伊利诺斯大学的巴丁、 库柏和斯里弗提出超导电量子理 论，他们认为：在超导态金属中 电子以晶格波为媒介相互吸引而 形成电子对，无数电子对相互重 迭又常常互换搭配对象形成一个 整体，电子对作为一个整体的流 动产生了超导电流。由于拆开电 子对需要一定能量，因此超导体 中基态和激发态之间存在能量差， 即能隙。
20
超导技术在定向武器方面的应用
飞机推进器
21
超导技术在定向武器方面的应用
精确制导武器的发射
22
超导技术在定向武器方面的应用
核潜艇图
23
核磁共振 —— 超导技术在医疗卫生方面的应用
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重 大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。
12
这一重要的理论预言了电子对能 隙的存在，成功地解释了超导现 象，被科学家界称作“巴库斯理 论”。这一理论的提出标志着超 导理论的正式建立，使超导研究 进入了一个新的阶段。
13
14
15
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：
16
超导技术应用
（1）能源--超导输电、超导储能、超导电机等 （2）交通--磁悬浮列车（抗磁性应用）、船舶磁推进器 （3）医疗卫生--核磁共振成像、生物磁仪器等 （4）电子技术--超导微波技术应用、各类超导传感技术、
6
超导之性质
电阻为零，一个超导体 环移去电源之后，还能 保持原有电流．有人做 过实验，发现超导环中 的电流持续了两年半而 无显著衰减 完全执磁性，这一现象 由德国物理学家迈斯纳 发现，只要超导材料进 入超导状态，便可把磁 感线排斥体外，其体内 的磁感应强度总是零 （迈斯纳效应）．
7
8
超导的发现轰动了全世界的 科学家，大家纷纷想要揭开 超导的奥秘，因为只有了解 了超导现象的微观机理，才 能使它为人类作出更大的贡 献。
其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体 内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢 原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的 接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。
24
核磁共振 —— 超导技术在医疗卫生方面的应用
在磁悬浮列车方面的应用
列车的最高时速为300公里，飞机的为1000公里。所以人们就想寻 求一种时速介于两者之间的交通工具。磁悬浮列车整好满足了这个
要求。最高时速可达到500公里。
磁悬浮列车是利用超导体的完全 排磁性，使列车悬浮在空中，以 直流电动机作为推动力。他的优 点是，不接触轨道，无摩擦，运 行安全，无噪声，无任何有害气 体排放。
电工理论与新技术
1
整体概述
概况一
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概况二
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概况三
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2
3
超导
超导的发现 超导的微观机理 超导材料 超导的应用 展望
4
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 。最先发现这种现象的是荷 兰物理学家卡麦林·昂纳斯。
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；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。
5
通过研究人们发现：所有 超导物质，如钛、锌、汞 等，当温度降至临界温度 时，皆显出某些共同特征：
在上海浦东已经建成了我国第一 条 磁 悬 浮 铁 路 ， 全 长 30 公 里 ， 仅 需8分钟。
19
超导技术在定向武器方面的应用
在军事上，定向武器在未来战争中将起到举足轻重的作用。美国 和俄罗斯已经把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把能量 汇聚成极细的能束，并沿着指定的方向以光速向外发射，从而摧毁目标。
冠状面三维任意角度切层，通过各种角度显示病变，立体感更强，而且在
同一切层可采用不同序列、不同参数扫描，这更有利于对不同生物学特性
的组织的充分显示，由于MRI扫描中不同组织信号差异远大于CT上组织
间密度差异，因此，使许多病变更易辩认，有利于对病变早期诊断，尤其
是细小病变。
25
受控热核聚变装置——超导体在托卡马克装置中的应用
磁共振成像技术(MRI)和CT成像技术比较，首 先是成像原理不同。
CT即计算机断层扫描技术,是将X射线对人体 组织作横断面扫描后通过计算机对密度对比 分析成像诊断疾病，对人体有X线辐射损伤，
MRI是通过发射脉冲磁场信号，对人体氢质子磁共振信号进行分析成像，
诊断疾病，不存在X线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、
存在一个问题：如何在瞬间提供大量的能量呢？ 用超导材料制成的闭合线圈就是一种理想的储能装置。
因为在超导线圈中的电流没有功率损失，可长时间维持。 只要线圈保持超导状态，它所储存的电磁能就会毫无损耗地长期保存下 去并可随时把强大的能量提供给聚能武器，超导储能装置使聚能武器如 虎添翼，有如给聚能武器提供了一个机动灵活、容量无比的弹药库，使 聚能武器随时可以对敌实施攻击。
托卡马克装置是一种磁约束 热核聚变实验装置，经过人 们50多年的不懈努力，1992 年以来，已经成功的在欧洲 联合环jet和美国TFTR上进行 了氘氚放电，开发聚变能的 科学可行性终于在托卡马克 装置上得到证实。
半导体 —超导体集成电路、超导计算元件等 （5）重大科学工程--加速器、受控热核装置等 （6）国防技术---超导反潜、扫雷、电磁推进、通讯及制
导等
17
在磁悬浮列车方面的应用
1999年４月，日本 研制的超导磁悬浮 列车时速已达552公 里
西南交通大学研制 成功的超导磁悬浮 列车，最高设计时 速达500公里18
9
将近一百年过去了，经过 几代科学家的不断探索， 人类也对超导的机理有了 一个大概的认识，目前我 们对它有一下解释：
10
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。他们都认为金属中的电 子在点阵中被正离子所包围，正离子被电 子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它 电子形成了超导电流。
接着，美国伊利诺斯大学的巴丁、 库柏和斯里弗提出超导电量子理 论，他们认为：在超导态金属中 电子以晶格波为媒介相互吸引而 形成电子对，无数电子对相互重 迭又常常互换搭配对象形成一个 整体，电子对作为一个整体的流 动产生了超导电流。由于拆开电 子对需要一定能量，因此超导体 中基态和激发态之间存在能量差， 即能隙。
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超导技术在定向武器方面的应用
飞机推进器
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超导技术在定向武器方面的应用
精确制导武器的发射
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超导技术在定向武器方面的应用
核潜艇图
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核磁共振 —— 超导技术在医疗卫生方面的应用
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重 大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。
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这一重要的理论预言了电子对能 隙的存在，成功地解释了超导现 象，被科学家界称作“巴库斯理 论”。这一理论的提出标志着超 导理论的正式建立，使超导研究 进入了一个新的阶段。
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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：
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超导技术应用
（1）能源--超导输电、超导储能、超导电机等 （2）交通--磁悬浮列车（抗磁性应用）、船舶磁推进器 （3）医疗卫生--核磁共振成像、生物磁仪器等 （4）电子技术--超导微波技术应用、各类超导传感技术、
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超导之性质
电阻为零，一个超导体 环移去电源之后，还能 保持原有电流．有人做 过实验，发现超导环中 的电流持续了两年半而 无显著衰减 完全执磁性，这一现象 由德国物理学家迈斯纳 发现，只要超导材料进 入超导状态，便可把磁 感线排斥体外，其体内 的磁感应强度总是零 （迈斯纳效应）．
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超导的发现轰动了全世界的 科学家，大家纷纷想要揭开 超导的奥秘，因为只有了解 了超导现象的微观机理，才 能使它为人类作出更大的贡 献。
其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体 内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢 原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的 接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。
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核磁共振 —— 超导技术在医疗卫生方面的应用
在磁悬浮列车方面的应用
列车的最高时速为300公里，飞机的为1000公里。所以人们就想寻 求一种时速介于两者之间的交通工具。磁悬浮列车整好满足了这个
要求。最高时速可达到500公里。
磁悬浮列车是利用超导体的完全 排磁性，使列车悬浮在空中，以 直流电动机作为推动力。他的优 点是，不接触轨道，无摩擦，运 行安全，无噪声，无任何有害气 体排放。
电工理论与新技术
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整体概述
概况一
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概况二
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超导
超导的发现 超导的微观机理 超导材料 超导的应用 展望
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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 。最先发现这种现象的是荷 兰物理学家卡麦林·昂纳斯。
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；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。
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通过研究人们发现：所有 超导物质，如钛、锌、汞 等，当温度降至临界温度 时，皆显出某些共同特征：
在上海浦东已经建成了我国第一 条 磁 悬 浮 铁 路 ， 全 长 30 公 里 ， 仅 需8分钟。
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超导技术在定向武器方面的应用
在军事上，定向武器在未来战争中将起到举足轻重的作用。美国 和俄罗斯已经把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把能量 汇聚成极细的能束，并沿着指定的方向以光速向外发射，从而摧毁目标。
冠状面三维任意角度切层，通过各种角度显示病变，立体感更强，而且在
同一切层可采用不同序列、不同参数扫描，这更有利于对不同生物学特性
的组织的充分显示，由于MRI扫描中不同组织信号差异远大于CT上组织
间密度差异，因此，使许多病变更易辩认，有利于对病变早期诊断，尤其
是细小病变。
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受控热核聚变装置——超导体在托卡马克装置中的应用
磁共振成像技术(MRI)和CT成像技术比较，首 先是成像原理不同。
CT即计算机断层扫描技术,是将X射线对人体 组织作横断面扫描后通过计算机对密度对比 分析成像诊断疾病，对人体有X线辐射损伤，
MRI是通过发射脉冲磁场信号，对人体氢质子磁共振信号进行分析成像，
诊断疾病，不存在X线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、
存在一个问题：如何在瞬间提供大量的能量呢？ 用超导材料制成的闭合线圈就是一种理想的储能装置。
因为在超导线圈中的电流没有功率损失，可长时间维持。 只要线圈保持超导状态，它所储存的电磁能就会毫无损耗地长期保存下 去并可随时把强大的能量提供给聚能武器，超导储能装置使聚能武器如 虎添翼，有如给聚能武器提供了一个机动灵活、容量无比的弹药库，使 聚能武器随时可以对敌实施攻击。
托卡马克装置是一种磁约束 热核聚变实验装置，经过人 们50多年的不懈努力，1992 年以来，已经成功的在欧洲 联合环jet和美国TFTR上进行 了氘氚放电，开发聚变能的 科学可行性终于在托卡马克 装置上得到证实。
半导体 —超导体集成电路、超导计算元件等 （5）重大科学工程--加速器、受控热核装置等 （6）国防技术---超导反潜、扫雷、电磁推进、通讯及制
导等
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在磁悬浮列车方面的应用
1999年４月，日本 研制的超导磁悬浮 列车时速已达552公 里
西南交通大学研制 成功的超导磁悬浮 列车，最高设计时 速达500公里18
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将近一百年过去了，经过 几代科学家的不断探索， 人类也对超导的机理有了 一个大概的认识，目前我 们对它有一下解释：
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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。他们都认为金属中的电 子在点阵中被正离子所包围，正离子被电 子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它 电子形成了超导电流。