А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Явище - надпровідність
Явище надпровідності використовується для iioj вчення сильних магнітних полів, оскільки при проходженні по надпровідники сильних струмів, що створюють сильні магнітні поля, відсутні теплові втрати.
Явище надпровідності, дійсно, був пов'язаний із виникненням в металах тяжіння між електронами. Природа цього тяжіння носить суто квантовий характер. Великі кінетичні енергії електронів, зумовлені особливостями основного стану квантової системи ферміонів, не перешкода: спаровування виникає не між самими електронами, а між низькоенергетичними возбуждениями в цій системі - квазічастинками. Тяжіння викликає переналаштування і цього спектру і до відкриття в ньому так необхідної для виконання критерію надплинності Ландау щілини.
Явище надпровідності подібно надплинності: основний стан, яка зобов'язана колективному взаємодії, не руйнується окремими малими збуреннями порядку теплового. Відповідно окремий електрон не розсіюється на фононах решітки, оскільки для цього довелося б змінити стан всіх електронів, що переносять струм.
Явище надпровідності стало технічної реальністю і вже широко використовується.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі виникли умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху.
Явище надпровідності виявлено у 23 металів і у багатьох сплавів. Температури, при яких метал, коли його охолоджують, раптово виявляє надпровідність - точки перетворення в надпровідник - для деяких металів приведені в вміщеній тут таблиці.
Положення надпровідних елементів в пери-одичної системі Менделєєва. Цифри під символами елементів - температури переходу в надпровідний стан. Явище надпровідності спостерігається також у багатьох сплавів.
Явища надпровідності і надплинності, мають менаду собою багато спільного, привертають увагу все більш широкого кола фахівців - як теоретиків, так і практиків. У пропонованій книзі ці явища розглядаються паралельно.
Явище надпровідності, яке виявляється у деяких металів і сплавів, полягає в тому, що нижче деякої температури (температура Ткр переходу провідника в надпровідний стан) питомий опір цих речовин стає зникаюче малою.
явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Якщо обмотку електромагніта (11143.7) виготовити з надпровідного дроту, то в такій обмотці створюється величезна щільність струмів і, відповідно, електромагніт має сильне магнітне поле.
Явище надпровідності використовується для отримання сильних магнітних полів, оскільки при проходженні по надпровідники сильних струмів, що створюють сильні магнітні поля, відсутні теплові втрати.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі виникли умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху.
Явище надпровідності застосовується також в радіотехніці, обчислювальної та вимірювальної техніки, в трансформаторі - і електромашинобудуванні. Якщо об'ємний резонатор помістити в рідкий гелій, то втрати в стінках резонатора стають мізерно малими, внаслідок чого добротність його зростає в десятки тисяч разів.
зміна відносини опору зразків ртуті і ПлатиМО при поточному значенні температури до їх опору при Т 273 К при глибокому. | Загальний вигляд діаграми стану надпровідника першого роду.
Явище надпровідності пов'язане з тим, що електричний струм, одного разу наведений в надпровідному контурі, буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контуру без помітного зменшення своєї сили, і до того ж без будь-якого підведення енергії ззовні (звичайно, якщо не враховувати неминучого витрати енергії на роботу охолоджуючого пристрою, яке повинно підтрим (проживати температуру надпровідного контуру нижче значення Тс, характерного для даного сверхпроводникового матеріалу); такий надпровідний контур створює в навколишньому просторі магнітне поле, подібно постійному магніту. Тому обтічний електричним струмом надпровідний соленоїд повинен являти собою надпровідникової електромагніт, який не потребує живлення від джерела струму. Однак початкові спроби виготовити практично придатний надпровідникової електромагніт, що створює в навколишньому просторі магнітне поле з досить високими напруженістю Я і магнітної індукції В, закінчилися невдачею. Кожному значенню температури Т даного матеріалу, що знаходиться в надпровідного стану, відповідає своє значення індукції) переходу БС.
Явище надпровідності, в свою чергу, викликає ряд явищ, що мають важливе практичне значення. Наприклад, сила струму в замкнутому провіднику, що знаходиться в надпровідного стану, залишається незмінною як завгодно тривалий час. Це, зокрема, використовують для отримання дуже сильних магнітних полів за допомогою електромагнітів з надпровідної обмоткою, створення електрогенераторів з дуже високим ККД, а також для створення запам'ятовуючих пристроїв в деяких типах електронно-обчислювальних машин. Ведуться роботи з конструювання і виготовлення дослідних зразків надпровідних ліній електропередачі, здатних передавати електроенергію без втрат. Явище руйнування надпровідного стану магнітним полем використовують в пристроях безконтактних перемикаючих елементів сучасних ЕОМ.
Явище надпровідності не може бути пояснено на основі класичної електронної теорії електропровідності металів. Пояснення цьому явищу дає тільки квантова механіка.
Зміна ставлення опору зразків ртуті і платини пря поточному значенні температури до їх опору при Т - 273 К при глибокому. | Громад вид діаграми стану надпровідника першого роду. Явище надпровідності пов'язане з тим, що електричний струм, одного разу наведений в надпровідному контурі, буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контуру без помітного зменшення своєї сили, і до того ж без будь-якого підведення енергії ззовні (звичайно, якщо не враховувати неминучого витрати енергії на роботу охолоджуючого пристрою, який повинен підтримувати температуру надпровідного контуру нижче значення Тс, характерного для даного сверхпроводникового матеріалу); такий надпровідний контур створює в навколишньому просторі магнітне поле, подібно постійному магніту. Тому обтічний електричним струмом надпровідний соленоїд повинен являти собою надпровідникової електромагніт, який не потребує живлення від джерела струму. Однак початкові спроби виготовити практично придатний надпровідникової електромагніт, що створює в навколишньому просторі магнітне поле з досить високими напруженістю Я і магнітної індукції В, закінчилися невдачею.
Явище надпровідності пояснюється на основі квантової теорії. Практичне використання надпровідних матеріалів (в обмотках надпровідних магнітів, в системах пам'яті ЕОМ і ін.) Утруднено через їх низьких критичних температур. В даний час виявлено і активно досліджуються керамічні матеріали, що володіють надпровідністю при температурі вище 100 К.
Порівняльні габарити опор ліній електропередачі 138 і 1500 кВ. Явище надпровідності було відкрито в 1911 р в Лейдені Оннесом, який виявив, що електричний опір Меркурія при зниженні температури до 415 К зменшується майже до нуля. З тих пір у багатьох металів, сплавів і інтерметалевих з'єднань, більшість яких при кімнатній температурі погано проводить електричний струм, була виявлена надпровідність при зниженні температури нижче певного значення Т, названого критичною температурою ГКР. Нижче наводиться перелік таких речовин і їх критичні температури.
Явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Для цього обмотки електромагніту повинні бути виготовлені з надпровідного дроту, виготовленої з надпровідних сплавів з великим значенням критичний напруженості ЯКР.
Явище надпровідності виникає в тих випадках, коли електрони в металі притягуються один до одного. Тяжіння електронів можливо тільки в середовищі, що містить електрони та іони, причому притягатися можуть ті електрони, які беруть участь в електропровідності. Якщо таке тяжіння має місце, то електрони з протилежними напрямками імпульсу і спина утворюють пари, звані куперовскими, на ім'я вченого Купера, який показав, що утворення таких пар є енергетично вигідним.
Явище надпровідності вже вийшло зі стін наукових лабораторій: промисловість випускає магніти, дріт, стрічки, кабель з надпровідних матеріалів. Вони є компактними і дешевими джерелами сильних магнітних полів, що особливо важливо для передачі електроенергії на далекі відстані, створення надпотужних прискорювачів елементарних частинок, утримання термоядерної плазми. До початку 70 - х років найбільшу критичну температуру близько 20 - 21 5 Я на мали кілька сплавів і з'єднань (металлідов), що дало можливість застосовувати в кріостатах не тільки рідкий гелій, але і водень.
явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику не потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику н е потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику не потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Властивості надпровідників, які знайшли практичне застосування.
Явище надпровідності полягає в стрибкоподібному зникнення електричного опору при охолодженні деяких мста. I -: яка залежить від хімічного складу речовини і структури його кристалічної решітки. Чисті речовини (елементи) мають, як правило, більш низьким]]арктичними температурами, ніж сплави і з'єднання. Основну частку надпровідників складають сполуки і сплави.
Явище надпровідності, яке виявляється у деяких металів і сплавів, полягає в тому, що нижче деякої температури (температура TKf переходу провідника в надпровідний стан) питомий опір цих речовин стає зникаюче малою.
Явище надпровідності використовується для отримання вельми сильних магнітних полів.
Явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Якщо обмотку електромагніта (11143.7) виготовити з свехпроводящей дроту, то в такій обмотці створюється величезна щільність струмів і, відповідно, електромагніт має сильне магнітне поле.
Властивості надпровідних сплавів. Явище надпровідності було відкрито Ка-Мерлінг Опессом.
Схема апарату для де -[IMAGE ]процес охолодження намагнічуючись. Явище надпровідності розглядається в гл.
Явище надпровідності володіє дивовижними особливостями. Опір провідників в надпровідного стану настільки мало, що одного разу збуджений в них електричний тек існує тривалий час без джерела струму. Надпровідники в звичайному стані, наприклад при кімнатних температурах, не відрізняються особливо хорошою провідністю. Деякі сплави і сполуки, що складаються з ненадпровідний речовин, самі виявляються сверхпроводниками.
Схема апарату для де-сорбціошюго охолодження. | Процес охолодження намагнічуванням в s - Г - діаграмі для надпровідника. Явище надпровідності розглядається в гл.
Явище надпровідності металів, відкрите Камерлинг Оннесом (Kamerling Onnes]в 1911 р, являє собою надтекучість електронної фермі-рідини в них, подібну надплинності розглянутого в попередніх параграфах виродженого фермі-газу. Зрозуміло, у багатьох важливих відносинах електронна рідина і фермі-газ є суттєво різними фізичними системами. Але в той же час основні фізичні моменти, які стосуються властивостями енергетичного спектра, в обох випадках залишаються однаковими. Обговоримо якісним чином питання про те, які саме риси розглянутої вище моделі можна перенести і в якій мірі на електрони в металах.
Явищем надпровідності називається практично повне зникнення питомої опору деяких металів (Pb, Zn, A1 і ін.) і сплавів (вісмуту з золотом, карбідів молібдену і вольфраму, нітриду ніобію і ін.) при деякій температурі Тс, званої температурою переходу в надпровідний стан. Речовини, що володіють такою властивістю, називаються сверхпроводниками.
Всі явища надпровідності, про які йшла мова вище, кількісно пояснюються новою теорією.
Хоча явище надпровідності спостерігається в області застосовності звичайної нерелятивистской квантової механіки, проте виявляється надзвичайно важким дати вичерпне теоретичне пояснення цьому чудовому явищу. Незважаючи на наявність великої кількості чудових експериментальних і теоретичних робіт, присвячених цій проблемі, залишається ще багато невирішених питань. Однак коло явищ, в яких слід шукати пояснення надпровідності, значно зменшився. Існують серйозні вказівки (а то й суворе доказ) на те, що надпровідність є скоріше граничним випадком діамагнетизму, ніж нескінченної електропровідності. Ізотопічний ефект свідчить про те, що надпровідна фаза виникає завдяки взаємодії між електронами і коливаннями решітки.
Хоча явище надпровідності спостерігається і області застосування звичайної нерелятивистской квантової механіки, проте виявляється надзвичайно важким дати вичерпне теоретичне пояснення цьому чудовому явищу. Незважаючи на наявність великої кількості чудових експериментальних і теоретичних робіт, присвячених цій проблемі, залишається ще багато невирішених питань. Однак коло явищ, і яких слід шукати пояснення надпровідності, значно зменшився. Існують серйозні вказівки (а то й суворе доказ) на те, що надпровідність є скоріше граничним випадком діамагнетизму, ніж нескінченної електропровідності. Ізотопічний ефект свідчить про те, що надпровідна фаза виникає завдяки взаємодії між електронами і коливаннями решітки.
Одночасно явище надпровідності при відносно високих температурах було виявлено у органічних речовин, зокрема, фулеренів.
Розглянуто явище локалізованої надпровідності (ЛЗ) - локальне підвищення температури надпровідного переходу поблизу плоского дефекту і поверхні металу. Отримано умова існування ЛЗ в залежності від щільності станів на поверхні Фермі. Показано, що наявність таммовскіх станів є достатнім для виникнення ЛС.
Використання явища надпровідності може представляти певний інтерес для безщіткових тиристорних систем збудження звичайних турбогенераторів великої потужності. В даному випадку міцність листової електротехнічної сталі обмежує розміри якоря, а отже, і потужність зверненої синхронної машини. Застосування сверхпроводящей обмотки дозволяє для даної потужності знизити габарити збудника або при заданих габаритах істотно збільшити його потужність. Для тиристорного перетворювача необхідно приблизне підтримку напруги збудника. Надпровідна обмотка збудження забезпечує сталість магнітного потоку, в результаті чого напруга якоря буде приблизно незмінним.
Залежність пробивної напруги азоту від відстані між електродами. | Основні фізичні показники газів. Використання явища надпровідності і зниження активного опору провідників при глибокому охолодженні в електроенергетичних установках, мікроелектроніці дозволяє вирішувати багато завдань, виконання яких без застосування кріогенних температур (0 - 120 К) неможливо.
Пояснення явища надпровідності продовжує залишатися однією з актуальних проблем сучасної фізики і, цілком ймовірно, зажадає докорінного перегляду наших уявлень щодо нормальної провідності металів в сенсі більш правильного обліку взаємодій між вільними електронами, які зумовлюють цю провідність.
Теорія явища надпровідності розроблена в сучасній квантовій механіці. Ознайомлення з нею виходить за рамки курсу елементарної фізики.
Пояснення явища надпровідності (відкритого Кам-Мерлінг - Онпесом в 1911 р і спостережуваного при температурах, близьких до абсолютного нуля у цілого ряду речовин) може бути досягнуто лише за допомогою сучасних методів квантової теорії поля. Однак деякі суттєві риси цього явища піддаються феноменологическому опису за допомогою додаткових умов до рівнянь Максвелла.
Значення явища надпровідності для техніки дуже велике.
Природа явища надпровідності до кінця не ясна, але вже зрозуміло, що для створення надпровідних матеріалів необхідний найсуворіший контроль вмісту домішок, в тому числі і в діапазоні мікро - та ультрамікрокон-центраций.
Використання явища надпровідності дозволяє подолати багато перешкод і відкриває нові шляхи в розробці електронних пристроїв. Особливо захоплюючими видаються перспективи використання ефектів слабкої надпровідності. Ці тонкі ефекти, відповідальні за появу тунельних струмів, дозволяють створювати принципово нові прилади і пристрої.
Теорія явища надпровідності розроблена в сучасній квантовій механіці. Ознайомлення з нею виходить за рамки курсу елементарної фізики.
Явище надпровідності, дійсно, був пов'язаний із виникненням в металах тяжіння між електронами. Природа цього тяжіння носить суто квантовий характер. Великі кінетичні енергії електронів, зумовлені особливостями основного стану квантової системи ферміонів, не перешкода: спаровування виникає не між самими електронами, а між низькоенергетичними возбуждениями в цій системі - квазічастинками. Тяжіння викликає переналаштування і цього спектру і до відкриття в ньому так необхідної для виконання критерію надплинності Ландау щілини.
Явище надпровідності подібно надплинності: основний стан, яка зобов'язана колективному взаємодії, не руйнується окремими малими збуреннями порядку теплового. Відповідно окремий електрон не розсіюється на фононах решітки, оскільки для цього довелося б змінити стан всіх електронів, що переносять струм.
Явище надпровідності стало технічної реальністю і вже широко використовується.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі виникли умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху.
Явище надпровідності виявлено у 23 металів і у багатьох сплавів. Температури, при яких метал, коли його охолоджують, раптово виявляє надпровідність - точки перетворення в надпровідник - для деяких металів приведені в вміщеній тут таблиці.
Положення надпровідних елементів в пери-одичної системі Менделєєва. Цифри під символами елементів - температури переходу в надпровідний стан. Явище надпровідності спостерігається також у багатьох сплавів.
Явища надпровідності і надплинності, мають менаду собою багато спільного, привертають увагу все більш широкого кола фахівців - як теоретиків, так і практиків. У пропонованій книзі ці явища розглядаються паралельно.
Явище надпровідності, яке виявляється у деяких металів і сплавів, полягає в тому, що нижче деякої температури (температура Ткр переходу провідника в надпровідний стан) питомий опір цих речовин стає зникаюче малою.
явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Якщо обмотку електромагніта (11143.7) виготовити з надпровідного дроту, то в такій обмотці створюється величезна щільність струмів і, відповідно, електромагніт має сильне магнітне поле.
Явище надпровідності використовується для отримання сильних магнітних полів, оскільки при проходженні по надпровідники сильних струмів, що створюють сильні магнітні поля, відсутні теплові втрати.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі виникли умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху.
Явище надпровідності застосовується також в радіотехніці, обчислювальної та вимірювальної техніки, в трансформаторі - і електромашинобудуванні. Якщо об'ємний резонатор помістити в рідкий гелій, то втрати в стінках резонатора стають мізерно малими, внаслідок чого добротність його зростає в десятки тисяч разів.
зміна відносини опору зразків ртуті і ПлатиМО при поточному значенні температури до їх опору при Т 273 К при глибокому. | Загальний вигляд діаграми стану надпровідника першого роду.
Явище надпровідності пов'язане з тим, що електричний струм, одного разу наведений в надпровідному контурі, буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контуру без помітного зменшення своєї сили, і до того ж без будь-якого підведення енергії ззовні (звичайно, якщо не враховувати неминучого витрати енергії на роботу охолоджуючого пристрою, яке повинно підтрим (проживати температуру надпровідного контуру нижче значення Тс, характерного для даного сверхпроводникового матеріалу); такий надпровідний контур створює в навколишньому просторі магнітне поле, подібно постійному магніту. Тому обтічний електричним струмом надпровідний соленоїд повинен являти собою надпровідникової електромагніт, який не потребує живлення від джерела струму. Однак початкові спроби виготовити практично придатний надпровідникової електромагніт, що створює в навколишньому просторі магнітне поле з досить високими напруженістю Я і магнітної індукції В, закінчилися невдачею. Кожному значенню температури Т даного матеріалу, що знаходиться в надпровідного стану, відповідає своє значення індукції) переходу БС.
Явище надпровідності, в свою чергу, викликає ряд явищ, що мають важливе практичне значення. Наприклад, сила струму в замкнутому провіднику, що знаходиться в надпровідного стану, залишається незмінною як завгодно тривалий час. Це, зокрема, використовують для отримання дуже сильних магнітних полів за допомогою електромагнітів з надпровідної обмоткою, створення електрогенераторів з дуже високим ККД, а також для створення запам'ятовуючих пристроїв в деяких типах електронно-обчислювальних машин. Ведуться роботи з конструювання і виготовлення дослідних зразків надпровідних ліній електропередачі, здатних передавати електроенергію без втрат. Явище руйнування надпровідного стану магнітним полем використовують в пристроях безконтактних перемикаючих елементів сучасних ЕОМ.
Явище надпровідності не може бути пояснено на основі класичної електронної теорії електропровідності металів. Пояснення цьому явищу дає тільки квантова механіка.
Зміна ставлення опору зразків ртуті і платини пря поточному значенні температури до їх опору при Т - 273 К при глибокому. | Громад вид діаграми стану надпровідника першого роду. Явище надпровідності пов'язане з тим, що електричний струм, одного разу наведений в надпровідному контурі, буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контуру без помітного зменшення своєї сили, і до того ж без будь-якого підведення енергії ззовні (звичайно, якщо не враховувати неминучого витрати енергії на роботу охолоджуючого пристрою, який повинен підтримувати температуру надпровідного контуру нижче значення Тс, характерного для даного сверхпроводникового матеріалу); такий надпровідний контур створює в навколишньому просторі магнітне поле, подібно постійному магніту. Тому обтічний електричним струмом надпровідний соленоїд повинен являти собою надпровідникової електромагніт, який не потребує живлення від джерела струму. Однак початкові спроби виготовити практично придатний надпровідникової електромагніт, що створює в навколишньому просторі магнітне поле з досить високими напруженістю Я і магнітної індукції В, закінчилися невдачею.
Явище надпровідності пояснюється на основі квантової теорії. Практичне використання надпровідних матеріалів (в обмотках надпровідних магнітів, в системах пам'яті ЕОМ і ін.) Утруднено через їх низьких критичних температур. В даний час виявлено і активно досліджуються керамічні матеріали, що володіють надпровідністю при температурі вище 100 К.
Порівняльні габарити опор ліній електропередачі 138 і 1500 кВ. Явище надпровідності було відкрито в 1911 р в Лейдені Оннесом, який виявив, що електричний опір Меркурія при зниженні температури до 415 К зменшується майже до нуля. З тих пір у багатьох металів, сплавів і інтерметалевих з'єднань, більшість яких при кімнатній температурі погано проводить електричний струм, була виявлена надпровідність при зниженні температури нижче певного значення Т, названого критичною температурою ГКР. Нижче наводиться перелік таких речовин і їх критичні температури.
Явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Для цього обмотки електромагніту повинні бути виготовлені з надпровідного дроту, виготовленої з надпровідних сплавів з великим значенням критичний напруженості ЯКР.
Явище надпровідності виникає в тих випадках, коли електрони в металі притягуються один до одного. Тяжіння електронів можливо тільки в середовищі, що містить електрони та іони, причому притягатися можуть ті електрони, які беруть участь в електропровідності. Якщо таке тяжіння має місце, то електрони з протилежними напрямками імпульсу і спина утворюють пари, звані куперовскими, на ім'я вченого Купера, який показав, що утворення таких пар є енергетично вигідним.
Явище надпровідності вже вийшло зі стін наукових лабораторій: промисловість випускає магніти, дріт, стрічки, кабель з надпровідних матеріалів. Вони є компактними і дешевими джерелами сильних магнітних полів, що особливо важливо для передачі електроенергії на далекі відстані, створення надпотужних прискорювачів елементарних частинок, утримання термоядерної плазми. До початку 70 - х років найбільшу критичну температуру близько 20 - 21 5 Я на мали кілька сплавів і з'єднань (металлідов), що дало можливість застосовувати в кріостатах не тільки рідкий гелій, але і водень.
явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику не потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику н е потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Явище надпровідності (§ 49) означає, що в металі створені умови, при яких електрони не відчувають опору своєму руху. Як уже згадувалося, ми ще не вміємо пояснити, чому в деяких металах при низькій температурі виникають ці умови. Але з викладеного ясно, що для підтримки тривалого струму в надпровіднику не потрібно наявності постійної різниці потенціалів. Досить будь-яким поштовхом привести електрони в рух, і тоді струм в надпровіднику буде існувати і після усунення різниці потенціалів.
Властивості надпровідників, які знайшли практичне застосування.
Явище надпровідності полягає в стрибкоподібному зникнення електричного опору при охолодженні деяких мста. I -: яка залежить від хімічного складу речовини і структури його кристалічної решітки. Чисті речовини (елементи) мають, як правило, більш низьким]]арктичними температурами, ніж сплави і з'єднання. Основну частку надпровідників складають сполуки і сплави.
Явище надпровідності, яке виявляється у деяких металів і сплавів, полягає в тому, що нижче деякої температури (температура TKf переходу провідника в надпровідний стан) питомий опір цих речовин стає зникаюче малою.
Явище надпровідності використовується для отримання вельми сильних магнітних полів.
Явище надпровідності використовується для отримання досить сильних магнітних полів. Якщо обмотку електромагніта (11143.7) виготовити з свехпроводящей дроту, то в такій обмотці створюється величезна щільність струмів і, відповідно, електромагніт має сильне магнітне поле.
Властивості надпровідних сплавів. Явище надпровідності було відкрито Ка-Мерлінг Опессом.
Схема апарату для де -[IMAGE ]процес охолодження намагнічуючись. Явище надпровідності розглядається в гл.
Явище надпровідності володіє дивовижними особливостями. Опір провідників в надпровідного стану настільки мало, що одного разу збуджений в них електричний тек існує тривалий час без джерела струму. Надпровідники в звичайному стані, наприклад при кімнатних температурах, не відрізняються особливо хорошою провідністю. Деякі сплави і сполуки, що складаються з ненадпровідний речовин, самі виявляються сверхпроводниками.
Схема апарату для де-сорбціошюго охолодження. | Процес охолодження намагнічуванням в s - Г - діаграмі для надпровідника. Явище надпровідності розглядається в гл.
Явище надпровідності металів, відкрите Камерлинг Оннесом (Kamerling Onnes]в 1911 р, являє собою надтекучість електронної фермі-рідини в них, подібну надплинності розглянутого в попередніх параграфах виродженого фермі-газу. Зрозуміло, у багатьох важливих відносинах електронна рідина і фермі-газ є суттєво різними фізичними системами. Але в той же час основні фізичні моменти, які стосуються властивостями енергетичного спектра, в обох випадках залишаються однаковими. Обговоримо якісним чином питання про те, які саме риси розглянутої вище моделі можна перенести і в якій мірі на електрони в металах.
Явищем надпровідності називається практично повне зникнення питомої опору деяких металів (Pb, Zn, A1 і ін.) і сплавів (вісмуту з золотом, карбідів молібдену і вольфраму, нітриду ніобію і ін.) при деякій температурі Тс, званої температурою переходу в надпровідний стан. Речовини, що володіють такою властивістю, називаються сверхпроводниками.
Всі явища надпровідності, про які йшла мова вище, кількісно пояснюються новою теорією.
Хоча явище надпровідності спостерігається в області застосовності звичайної нерелятивистской квантової механіки, проте виявляється надзвичайно важким дати вичерпне теоретичне пояснення цьому чудовому явищу. Незважаючи на наявність великої кількості чудових експериментальних і теоретичних робіт, присвячених цій проблемі, залишається ще багато невирішених питань. Однак коло явищ, в яких слід шукати пояснення надпровідності, значно зменшився. Існують серйозні вказівки (а то й суворе доказ) на те, що надпровідність є скоріше граничним випадком діамагнетизму, ніж нескінченної електропровідності. Ізотопічний ефект свідчить про те, що надпровідна фаза виникає завдяки взаємодії між електронами і коливаннями решітки.
Хоча явище надпровідності спостерігається і області застосування звичайної нерелятивистской квантової механіки, проте виявляється надзвичайно важким дати вичерпне теоретичне пояснення цьому чудовому явищу. Незважаючи на наявність великої кількості чудових експериментальних і теоретичних робіт, присвячених цій проблемі, залишається ще багато невирішених питань. Однак коло явищ, і яких слід шукати пояснення надпровідності, значно зменшився. Існують серйозні вказівки (а то й суворе доказ) на те, що надпровідність є скоріше граничним випадком діамагнетизму, ніж нескінченної електропровідності. Ізотопічний ефект свідчить про те, що надпровідна фаза виникає завдяки взаємодії між електронами і коливаннями решітки.
Одночасно явище надпровідності при відносно високих температурах було виявлено у органічних речовин, зокрема, фулеренів.
Розглянуто явище локалізованої надпровідності (ЛЗ) - локальне підвищення температури надпровідного переходу поблизу плоского дефекту і поверхні металу. Отримано умова існування ЛЗ в залежності від щільності станів на поверхні Фермі. Показано, що наявність таммовскіх станів є достатнім для виникнення ЛС.
Використання явища надпровідності може представляти певний інтерес для безщіткових тиристорних систем збудження звичайних турбогенераторів великої потужності. В даному випадку міцність листової електротехнічної сталі обмежує розміри якоря, а отже, і потужність зверненої синхронної машини. Застосування сверхпроводящей обмотки дозволяє для даної потужності знизити габарити збудника або при заданих габаритах істотно збільшити його потужність. Для тиристорного перетворювача необхідно приблизне підтримку напруги збудника. Надпровідна обмотка збудження забезпечує сталість магнітного потоку, в результаті чого напруга якоря буде приблизно незмінним.
Залежність пробивної напруги азоту від відстані між електродами. | Основні фізичні показники газів. Використання явища надпровідності і зниження активного опору провідників при глибокому охолодженні в електроенергетичних установках, мікроелектроніці дозволяє вирішувати багато завдань, виконання яких без застосування кріогенних температур (0 - 120 К) неможливо.
Пояснення явища надпровідності продовжує залишатися однією з актуальних проблем сучасної фізики і, цілком ймовірно, зажадає докорінного перегляду наших уявлень щодо нормальної провідності металів в сенсі більш правильного обліку взаємодій між вільними електронами, які зумовлюють цю провідність.
Теорія явища надпровідності розроблена в сучасній квантовій механіці. Ознайомлення з нею виходить за рамки курсу елементарної фізики.
Пояснення явища надпровідності (відкритого Кам-Мерлінг - Онпесом в 1911 р і спостережуваного при температурах, близьких до абсолютного нуля у цілого ряду речовин) може бути досягнуто лише за допомогою сучасних методів квантової теорії поля. Однак деякі суттєві риси цього явища піддаються феноменологическому опису за допомогою додаткових умов до рівнянь Максвелла.
Значення явища надпровідності для техніки дуже велике.
Природа явища надпровідності до кінця не ясна, але вже зрозуміло, що для створення надпровідних матеріалів необхідний найсуворіший контроль вмісту домішок, в тому числі і в діапазоні мікро - та ультрамікрокон-центраций.
Використання явища надпровідності дозволяє подолати багато перешкод і відкриває нові шляхи в розробці електронних пристроїв. Особливо захоплюючими видаються перспективи використання ефектів слабкої надпровідності. Ці тонкі ефекти, відповідальні за появу тунельних струмів, дозволяють створювати принципово нові прилади і пристрої.
Теорія явища надпровідності розроблена в сучасній квантовій механіці. Ознайомлення з нею виходить за рамки курсу елементарної фізики.