Надпровідність

Явище, яке спостерігається в багатьох металів і сплавів, а також полягає в раптовому падінні до нуля їхнього електричного опору під час охолодження нижче від певної критичної температури , називається надпровідністю.

Така температура називається температурою надпровідності. Уперше явище надпровідності було виявлено у ртуті голландським фізиком Каммерлінг-Оннесом у 1911 році. З тих пір знайдено або синтезовано понад 500 надпровід­ників.

На рис. 4.16 наведено залежність електричного опору ртуті від температури поблизу абсолютного нуля. При температурі опір ртуті різко зменшується більш ніж у разів, тобто практично до нуля. Так само для порівняння наведено криву для платини, в якої не спостерігається надпровідності. Для неї опір, як і має бути, прямує до залишкового опору .

Температура переходу в надпровідний стан різна в різних надпровідників. Так, для вольфраму , для сплаву . Останнім часом вдалося створити надпровідники, критична температура яких виявилася набагато вищою за температуру рідкого азоту (150-200 K), і вже незабаром з’являться нові технології і прилади з чудовими властивостями. Явище надпровідності пов’язане з тим, що при низьких температурах два електрони з антипаралельними спінами поєднуються в так звану куперівську пару, причому відповідна електронна хвиля не розсіюється на теплових коливаннях іонів решітки. Інакше кажучи, енергія таких електронів при проходженні через решітку не змінюється, а отже, опору немає.

Надпровідність зникне, якщо зв’язаних пар немає. Зруйнувати пари можна або підвищуючи температуру вище від критичної, або впливаючи на надпровідник досить сильним магнітним полем. Надпровідність зникає при цілком певному значенні напруженості магнітного поля . До того ж кожному значенню температури відповідає своє значення критичної напруженості. Чим нижча темпера­тура, тим більша критична напру­женість. Залежність від наведена на рис. 4.17. Бачимо, що коли напруженість більша за , то ні при якій температурі перехід у надпровідний стан неможливий. Надпровідність спостерігається ті­льки в заштрихованій області.

За значенням критичної напру­женості і характером переходу з надпровідного стану в звичайний розрізняють надпровідники першого і другого роду.

Надпровідники першого роду втрачають надпровідність стрибком при досягненні критичного значення напруженості магнітного поля близько 10 А/м.

У напівпровідників другого роду цей перехід розтягнено.

Надпровідник не є просто ідеальним провідником. Як установили в 1933 році німецькі фізики В.Мейснер і Р.Оксенфельд, слабке магнітне поле не проникає всередину надпровідника, відбувається виштов­хування зразка з магнітного поля. Це означає, що надпровідник поводиться як ідеальний діамагнетик.

Поиск по сайту: