超导体真的是电阻为零吗?超导现象是电阻接近零还是电阻为零。

2024-05-17

1. 超导体真的是电阻为零吗?超导现象是电阻接近零还是电阻为零。

 超导体最重要的特点是电流通过时电阻为零,有一些类型的金属(特别是钛、钒、铬、铁、镍),当将其置于特别低的温度下时,电流通过时的电阻就为零。在普通的导体中,大部分通过导体的电流由于电阻的原因变为热能,因而被“消耗”掉了。在超导体中,实际上没有阻力,这样,一旦接通电流,从理论上讲就永远不会中断。在一个用超导体制成的电磁体(一个线圈,电流从中通过时产生电磁场)所构成的电路中,从理论上讲只送入一次电流,就可以在电路内不停的流动,从而就能使电磁场持续不断。当然,实际上是存在损耗的,不可能实现这类“永动”,不能不去考虑必需的能源投入,以使超导体能保持其产生零电阻现象所需要的底温状态(即-269℃,比绝对零度高出4℃)。在超导体中,电子一对一对结合构成了所谓的“库珀对”,它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。这些粒子抱成一团流动,不顾及金属离子的阻力,好像是液体一样在流动。这样,事实上就中和了任何潜在的阻力因素。。。打字好累。。。

超导体真的是电阻为零吗?超导现象是电阻接近零还是电阻为零。

2. 超导体的电阻为零?


3. 为什么超导就是电阻为零的导体?


为什么超导就是电阻为零的导体?

4. 超导体的零电阻是绝对的零,还是一个极小极小值?

超导体的零电阻特性只是它的一个特征,而不是全部,这是很早就认识到的问题。当初昂尼斯及其他研究者假定电阻率为零,关于这个导体磁化的问题推导出的结论和实验不符。当然,后来认识到这其实是迈斯纳效应。也就是说,超导体必须同时具备零电阻和完全抗磁性。这也是判断新材料是否是超导体的重要依据。好了,以上就是一个关于超导零电阻和理想导体零电阻的认识的前提。再说关于超导体电阻的测量问题。限于仪器的测量水平,基本上只能确定电阻的上限,但是不能确定就是完全为零(absolutely zero)。昂尼斯1911年测得Hg的电阻上限是0.00001Ω。后来,使用了精度更高的测量手段,比如持续电流法。1914年,昂尼斯使用这个方法测得Pb超导态电阻率上限1e-16Ω·cm。1962年,Quinn测得Pb超导态电阻上限为3.6e-23Ω·cm。近年来,用超导量子干涉仪观测表明,电阻率上限小于1e-26Ω·cm。罗列上述事实就是想说明,尽管我们大家都觉得超导的电阻应该就是绝对的零,但是说实话,现在的实验确实还没有证明它真的是绝对的零。不过,正常金属的电阻率最低大约在1e-12~1e-13Ω·cm,相比起来,超导体的电阻确实可以“看做”是零。这里多说几句。个人感觉,超导的零电阻也许就像热力学的绝对零度一样,可望而不可即。当初,能斯特提出热力学第三定律,说绝对零度不可能达到。后来的实验也基本证实了这一点,绝对零度达不到。再扯回凝聚态物理这边。我们现在的理论认为超导是电子的某个凝聚态。既然绝对零度达不到,那就意味着完全的电子凝聚不可能达到,总会有一些电子处于没有凝聚的非常低能级状态。所以,我个人的观点,超导的完全零电阻也是不可能的。或许有人会证明:超导体的零电阻不可能达到,但是能无限逼近。也许,这是一个诺贝尔奖的成绩。  查看更多答案>>

5. 电阻为零的超导现象,那么什么是超导体呢?

很多人会把电阻效应为零的物体称为超导体。一旦电阻发生短路,就会形成电阻近似为零的导线,其电阻值为零。那么电流就可以在导体中流动而不损失热量,电流可以在导体中产生非常大的电流而没有任何阻力,从而产生所谓的超级磁场。美国科学家在太空陨石中首次发现零电阻导体。它最初的颜色是蓝色和白色。因为表面很快被空气中的一层灰色氧化物覆盖,形成了我们肉眼可见的灰黑色。铅在人们的生活中很常见,也很方便。它可以用来建造房屋,电池,焊接材料,奖杯和合金,我们在这篇文章中重点讨论。

一、这17种稀土分为轻稀土和重稀土,如今已知的稀土矿物大约有250种。虽然我们大多数人从未听说过它,但在94年,多琳在一次矿石研究中首次发现了稀土元素。因为当时人们发现稀土资源的来源还很少,因其稀缺而被称为稀土。与普通金属相比,稀土是通过碳还原工艺提取的。在加热稀土矿石和碳之后,可以获得元素稀土金属的混合物。经过反复提取,可以得到稀土金属。

二、角闪石是一种轻稀土,晶体结构为六方柱状或扁平状。颜色有黄色、红色、绿色和棕色。将这种材料掺杂到钢中,可以使金属的各方面性能更强,特别是在钢管中加入一些,可以明显看出钢管的韧性得到了提高。超导体虽然听起来是一种很高级的材料,但实际上已经渗透到了我们的生活中,很多地方都可以看到超导体的使用。

三、超导体是电阻几乎为零的导体。一般只有在温度超低的情况下才能实现,但也有其他特殊情况。超导的应用可以实现电流传输,不会降低电流,减少电能转化为热能。

电阻为零的超导现象,那么什么是超导体呢?

6. 超导体电阻为0是绝对为0吗,不是说没有绝

也不能说是绝对。
超导体,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。
目前,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。

7. 超导体为什么能有零电阻

假设超导体内有一个电流,那么超导体两端的电压为0,这完全符合欧姆定律。无论超导体内的电流有多大,超导体两端的电压差始终为0,也就不存在你所顾虑的在超导体两端加一个电压,造成电流无限大的情况了。
在超导体中产生电流,必须使用外部设备,比如通过引线将电流导入超导体,或者通过在超导线圈上加变化的磁场。对于方式1,引线和电源本身是有内阻的,所以电流不可能无穷大。对于第二种方式,磁场的变化率也不可能无穷大,所以不存在电流无穷大的情况。
高中物理教材第二册(必修加选修)在介绍超导(p129)时,有这么一段话:“超导体电阻几乎为零,如果用超导体材料制成一个闭合线圈,在这个线圈里一旦激发出电流,不需要电源,电流就可以持续几十天之久而不减小.....”对于喜欢钻研的学生来说,这些话会让他们产生诸多疑惑:首先,线圈该加上一个怎样的电源?拿走电源时如果需断开电路,电路中不可能有电流的,更谈不上持续问题了;其次,无论多小的电压(电动势)加到电阻为零的用电器上时,由欧姆定律I=U/R知,产生的电流将是无穷大。但这可能吗?最后,没有电压(电动势)而有电流,这让人无法理解,书上不是说产生电流的条件是在导体的两端保持电压么?
要回答这些问题,必须综合运用电流、电磁感应甚至电磁波的知识。我们不妨在学完高中物理全部电学知识后,再加以说明。
大家都知道,若将金属环放在变化磁场中,则环内将产生感应电流,对于正常金属来说,当磁场去掉后,环内电流很快衰减为零,而对于超导环,情况却完全不同,下图为著名的持续电流实验。
将一超导圆环放在磁场中并冷却到临界温度以下,突然撤去磁场,则在超导坏中产生感生电流。实验发现,此电流可以持续存在,观察几年也未发现电流有明显变化。对此现象的解释是:由于线圈磁通量的变化,在环中产生感应电动势。尽管回路的电阻为零,但由于线圈的自感,在电流增大的同时,伴生的反电动势阻碍了电流的进一步无限地增大。这就说明了超导线圈中的电流可以很大却不能无限大。
设线圈的自感系数为L,环中原来的磁通量为Φ。,开始时环中无电流。在磁通量变化的过程中,由基尔霍夫定律:
-dΦ/dt = L di/dt
两边积分,得-L I = Φ + c (c为任意常数)
由初始条件:Φ=Φ。时 I = 0 ,c = -Φ。
所以I = (Φ。-Φ)/L
即超导环中电流与磁通量变化成正比,与自感系数成反比。一旦线圈重新处于一恒定的磁场而磁通量不再变化,电流将稳定在某一值上而不再变化。
如何理解上面的结论呢?从能量转换和守恒的角度看,环中电流对应一定的能量。只有此形式能量向其他形式能量转换,电流才会减少。由于电阻为零,线圈的热功率为零,故不存在热损耗而使电流减小。那么,是否还有其它形式的能量损耗呢,例如电磁辐射?根据麦克斯韦理论,电磁波的能流密度S (Pointing矢量)=E×H ,E、H分别电场强度和磁场强度。稳恒电流激发恒定磁场但恒定磁场不再激发出电场,即 E=0 ,S=0 ,线圈也不辐射电磁波。超导线圈将由于稳定的能量而保持稳定的电流。
电压并不是电流的必要条件,它只是在电阻中维持电流才是必须的。例如电磁振荡中,振荡电流最大时线圈电压也是为零。
应该指出的是,超导体只有在直流情况下才有零电阻现象,若电流随时间变化,将会有功率耗散。
超导线圈在电压为零或很小的情况下能保持强大的电流,这为我们储存电能提供了十分诱人的前景。据测算,如能在高温超导上取得突破,从而采用大规模的超导材料储存电能,我国电能将能节约1/3以上 ,这还不包括在输电环节上由于采用超导技术而节约的电能呢。

超导体为什么能有零电阻

8. 超导体的电阻是接近0还是就是0?如果就是0,那么就是没电阻,没有电阻,怎么有电压啊?那不就没电流了?

导体的电阻不是0,而是很小,是接近0。只是普通欧姆表测不出,在电路中可以忽略不计。
电线是导体,距离越短电阻就越小,越粗,电阻也越小。接上负载(如灯泡)就有电阻了。
另外,不能把导线(导体)直接接在电源两端,因为电阻接近0,电压除以很小的电阻,就会产生很大的电流,就是短路,就容易烧坏电线、电源等。