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一些材料在温度降到足够低时,电阻会突然降为零,它们叫作(超导体)。

强国说学习2021-08-282045超导体

题目:一些材料在温度降到足够低时,电阻会突然降为零,它们叫作(超导体)。


题目解析:


超导体(英文名:superconductor),又称为超导材料,指在某一温度下,电阻为零的导体。在实验中,若导体电阻的测量值低于10-25Ω,可以认为电阻为零。


超导体不仅具有零电阻的特性,另一个重要特征是完全抗磁性。


人类最初发现超导体是在1911年,这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)等人发现,汞在极低的温度下,其电阻消失,呈超导状态。此后超导体的研究日趋深入,一方面,多种具有实用潜力的超导材料被发现,另一方面,对超导机理的研究也有一定进展。


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。


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。


在19世纪末20世纪初,对金属的电阻在绝对零度附近的变化情况,有不同的说法。一种观点认为纯金属的电阻应随温度的降低而降低,并在绝对零度时消失。另一种观点,以威廉·汤姆逊(开尔文男爵)为代表,认为随着温度的降低,金属的电阻在达到一极小值后,会由于电子凝聚到金属原子上而变为无限大。


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。


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