Свойства сверхпроводников и их применение
Введение
У большинства металлов и сплавов при температуре порядка несколько градусов по Кельвину сопротивление скачком обращается в нуль. Впервые это явление, названное сверхпроводимостью, было обнаружено в 1911 г. Камерлинг – Оннесом. Вещества, обладающими таким явлением назвали сверхпроводниками. В 1957 году Дж. Бардин, Л. Купер, Дж. Шриффер разработали микроскопическую теорию сверхпроводимости, позволившую принципиально понять это явление. Теория БКШ объяснила основные факты в области сверхпроводимости (отсутствие сопротивления, зависимость Тк от массы изотопа, бесконечную проводимость (Е = 0), эффект Мейснера (В = 0), экспоненциальную зависимость электронной теплоёмкости вблизи Т = 0 и др.). Ряд выводов теории показывает хорошее количественное согласие с опытом. Многие вопросы нуждаются ещё в разработке (распределение сверхпроводящих металлов в системе Менделеева.
Оглавление
Введение
Глава 1 Открытие явления сверхпроводимости.
1 Первые экспериментальные факты.
2 Сверхпроводящие вещества
3 Эффект Мейснера.
4 Изотопический эффект.
5 Предпосылки создания теории сверхпроводимости
Глава 2 Теория сверхпроводимости
1 Теория БКШ
2 Щель в энергетическом спектре
3 Бесщелевая сверхпроводимость
5 Образование электронных пар
5 Эффективное взаимодействие между электронами, обусловленное фононами металла.
7 Промежуточное состояние.
Глава 3. Применение сверхпроводимости в науке и технике.
1 Сверхпроводящие магниты
2 Сверхпроводящая электроника
3 Сверхпроводимость и энергетика
4 Магнитные подвесы и подшипники
Заключение
Библиография
Библиография
Боголюбов Н.Н., Толмачёв В.В., Ширков Д.В. «Новый метод в теории сверхпроводимости» - М.: Изд-во АН СССР, 1958.
Бушманов Б.Н., Хромов Ю.А. «Физика твёрдого тела» - М.: «Высшая школа», 1971.
Гинзбург В.Л. «Сверхпроводимость» - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948.
Давыдов А.С. «Теория твёрдого тела» - М.: «Наука», 1976.
Детлаф А.А., Яворский Б.М. «Курс физики» - М.: «Высшая школа», 1989.
Епифанов Г.И. «Физика твёрдого тела» - М.: «Высшая школа», 1977.
Жданов Г.С. «Физика твёрдого тела» -М.: Изд-во МГУ, 1962.
Займан Дж. «Принципы теории твёрдого тела» - М.: «Мир», 1966.
Зисман Г.А., Тодес О.М. «Курс общей физики» т.2 – М.: «Наука», 1969.
Киттель Ч. «Введение в физику твёрдого тела» - М.: «Наука», 1978.
Кресин В.Л. «Сверхтекучесть и сверхпроводимость» - М.: «Мир», 1989.
Кузнецов В.Д. «Физика твёрдого тела» - Т.:1952.
Кунце Х. – И. “Методы физических измерений”, - М.: « Мир», 1989.
Лангенберг Д. Н., Скалапино Д. Дж., Тейлор Б.Н. «Эффект Джозефсона» - М.: «Мир»,1972.
Ландау Л.Д. «Физика» - М.: «Физмат», 1993.
Левич В.Г. «Курс теоретической физики» т.2 – М.: Физматгиз, 1962.
Лутинов В.С. Физические основы сверхпроводимости: Учеб. для спец.
вузов. – М.: Высш. шк., 1989.
Минтон Л. «Сверхпроводимость» - М.: «Мир», 1964.
Мнеян М.Г. «Сверхпроводники в современном мире» - М.: «Просвещение», 1991.
П. Де Жэн «Сверхпроводимость металлов и сплавов» - М.: «Мир», 1970.
Пайерлс Р. «Квантовая теория твёрдых тел» - М.: ИЛ, 1956.
Палицкий Э.А. Основы теории сверхпроводимости: Учеб. для спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1985.
На графике видно, что при температуре 4,20К электрическое сопротивление ртути резко исчезло. Такое состояние проводника, при котором его электрическое сопротивление равно нулю, называется сверхпроводимостью, а вещества в таком состоянии – сверхпроводниками. Переход вещества в сверхпроводящее состояние происходит в очень узком температурном интервале (сотые доли градуса) и поэтому считают, что переход осуществляется при определённой температуре Тк, называемой критической температурой перехода вещества в сверхпроводящее состояние. Экспериментально сверхпроводимость можно наблюдать двумя способами:1) включив в общую электрическую цепь, по которой течёт ток, звено из сверхпроводника. В момент перехода в сверхпроводящее состояние разность потенциалов на концах этого звена обращается в нуль;2) поместив кольцо из сверхпроводника в перпендикулярное к нему магнитное поле. Охладив затем кольцо ниже Тк, выключают поле. В результате в кольце индуцируется незатухающий электрический ток. Ток в таком кольце циркулирует неограниченно долго.Камерлинг – Оннес продемонстрировал это, перевезя сверхпроводящее кольцо с текущим по нему током из Лейдена в Кембридж. В ряде экспериментов наблюдалось отсутствие затухания тока в сверхпроводящем кольце в течение примерно года. В 1959 г. Коллинз сообщил о наблюдавшемся им отсутствия уменьшения тока в течение двух с половиной лет. [25,С. 237].Эксперименты показали, что если создать ток в замкнутом контуре из сверхпроводников, то этот ток продолжает циркулировать и без источника ЭДС. Токи Фуко в сверхпроводниках сохраняются очень долгое время и не затухают из-за отсутствия джоулева тепла (токи до 300А продолжают течь много часов подряд). Изучение прохождения тока через ряд различных проводников показало, что сопротивление контактов между сверхпроводниками также равно нулю. Отличительным свойством сверхпроводимости является отсутствие явления Холла. В то время, как в обычных проводниках под влиянием магнитного поля, ток в металле смещается, в сверхпроводниках это явление отсутствует. Ток в сверхпроводнике как бы закреплен на своем месте.