Сопротивление. Сверхпроводимость. Тема 3.6

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова»
Университетский колледж
СОПРОТИВЛЕНИЕ.
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
Выполнил: Е.С. Парфентьев
группа РА-10,11КО
специальность
11.02.01 Радиоаппаратостроение

2.

Сопротивление проводника
зависит от факторов:
рода материала, размеров,
примесей, деформаций,
температуры.

3.

Удельная проводимость материала - это величина,
обратная к удельному сопротивлению
Наименьшее ρ имеют серебро, медь, алюминий.
γ = 1/ρ
В электротехнике проводники изготавливаются
из меди или алюминия.
Для химически чистых металлов в пределах температур
от Т0= 273К до Т0 = 373К сопротивление проводника линейно
зависит от температуры:
где R0 – сопротивление проводника
при Т0 = 273,15 К
RT = R0(1+a·ΔT),
а – температурный коэффициент
сопротивления;
ΔT = Т − Т0 .

4.

Голландский физик X. Камерлинг-Онесс в 1911 г. открыл
у некоторых металлов и сплавов
Явление сверхпроводимости, которое заключается в том, что
при температуре, близкой к абсолютному нулю, электрическое
сопротивление резко падает – практически уменьшается до нуля

5.

Температура перехода в сверхпроводящее состояние
для различных чистых металлов различна.
Значение этой температуры примерно обратно
пропорционально корню квадратному из атомной
массы.

6.

По их теории в сверхпроводящем состоянии электроны проводимости
образуют связанные пары; благодаря такой группировке движение
совокупности электронов в целом становится устойчивым и не
претерпевает обмена энергией с кристаллической решеткой.

7.

Свойства сверхпроводников и эффекты
сверхпроводимости:
1.
Нулевое электрическое сопротивление - это сопротивление
сверхпроводников равно нулю только для постоянного электрического
тока. Сопротивление у сверхпроводников при прохождении через них
переменного тока отлично от нуля и возрастает с повышением
температуры.
2. Критическая температура сверхпроводников - температура, при
охлаждении
ниже
которой
происходит
переход
материала
в
сверхпроводящее состояние.
3. Критическое магнитное поле сверхпроводников - это значение
магнитного поля, выше которого сверхпроводник теряет свойство
сверхпроводимости и переходит в обычном состояние, характерное для
обычного проводника.

8.

Нс(Т) – критическое магнитное поле при заданной температуре,
Нсо – критическое поле при нулевой температуре,
Т – заданная температура,
Тс – критическая температура. ​
Нс(Т) = Нсо · (1 – T2 / Tc2) ​
с хорошей точностью описывается выражением: ​
Зависимость величины критического поля от температуры

9.

4. Критический ток в сверхпроводниках - это значение максимального
постоянного тока, который может выдерживать сверхпроводник без
потери сверхпроводящего состояния.
5. Выталкивание магнитного поля сверхпроводником из своего
объёма - это явление было названо эффектом Мейснера по имени
первооткрывателя.
6. Глубина проникновения- расстояние, на которое магнитный поток
проникает в сверхпроводник
7. Длина когерентности - это расстояние, на котором электроны
взаимодействуют друг с другом, создавая сверхпроводящее состояние.
8. Удельная теплоемкость - величина показывает количество теплоты,
необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 К.

10.

Классификация сверхпроводящих материалов:
1) по отклику на магнитное поле:
- сверхпроводники I рода (это чистые вещества, у которых
наблюдается полный эффект Мейснера);
- сверхпроводники II рода (это вещества, в которых эффект
Мейснера проявляется частично);
2) по их критической температуре:
- низкотемпературные (ниже температуры кипения азота);
- высокотемпературные;
3) по материалу:
- чистый химический элемент, сплавы, керамика, сверхпроводники
на основе железа, органические сверхпроводники

11.

Применение сверхпроводимости:
для получения сильных магнитных полей. ​
в медицине (медико-диагностическая
процедура электронная томография)
в маглеве (в поезде на магнитной подушке)
в электрических кабелях и линиях электроп
ередач (ЛЭП).