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高二物理超导极其应用.doc


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高二物理超导极其应用.doc
文档介绍:
高二物理超导极其应用.doc从导电性的角度,我们把材料分为导体、绝缘体,还有半导体。
那么,还有没有导电性更为奇特的材料呢?
§ 14一3超导极其应用
【教学目的】
1、 知道什么是超导现象,了解相关名词
2、 了解超导的历史,知道一些重要的物理事件
3、 知道超导的应用,激发勇于探索前沿科技的精神
【教学重点】
超导现象和应用
【教学难点】
转变温度Tc和材料的必然联系
【教具】
投影仪
【教学过程】
。、复****引入
金属导体的电阻率一般都会随着温度的升高而升高,随着温度的 降低而降低,当温度降到足够低的时候,情形会怎样呢?
前面我们从理论的角度解释电阻定律时曾经说过,促使电子定向 移动的因素是什么? 一一☆学生:电场力。制约电子定向移动的微观 因素是什么? ☆学生:电子的热运动。
那么我们是不是可以这样认为,当温度足够低,热运动很微弱的 时候,电子受到的阻碍作用会非常非常小呢?
下面大家从I事实的角度I、I历史的角度I、I材料的角度|,还有应削的 角度阅读一下教材P156〜157的内容,阅读完毕后,请同学们作相关 的总结——
☆学生阅读
★学生总结一一
二、超导现象
超导现象:大多数金属在温度降到某一数值时,都会出现电阻突 然降为零的现象
转变温度:导体由常态转变成超导状态的温度,用L表示。
*两种类型的超导体:a、常规金属超导体;b、合金超导体,有 两各转变温度,而且在两个转变温度之间,磁效应和电效应会出现“不 一致”的情形。
二、超导的历史
年份
科学家
材料
转变温度To
1911
(荷)昂尼斯
***
4. 2K
至1986上半

23K
1986年7月
铜钥铜氧化物
35K
1987年2月
美、中
钮钥铜氧化物
90K
1992年初
125K
*三、超导的相关研究
1、迈斯纳效应
把温度T < K的超导体放入磁感应强度为B°〈Bc的外磁场中,超
导体内部的磁应强度等于0;如果是在T < Tc时,加B°〈Bc的外磁场, 再降温到Tc以下时,超导体内的磁感应强度B也变为0,即磁场被“排 挤”出超导体外.这表明超导体是“完全抗磁体”,超导体的完全抗 磁效应是迈斯纳和奥森费尔德在1933年发现的,现在称为迈斯纳效 应。
2、约瑟夫森效应(超导隧道效应)
1962年,英国剑桥大学的研究生约瑟夫森从理论上预言:当两块 超导体(S)之间用很薄(10〜30*)的氧化物绝缘层(I)隔开,形 成S —I—S结构,将出现量子隧道效应.这种结构称为隧道结,即使 在结的两端电压为0时,也可以存在超导电流.这种超导隧道效应现 在称为约瑟夫森效应.约瑟夫森从结论上证明超导隧道结的一些奇特 性质.例如,当两端电压V不等于0时,会出现一个 •
高频振荡的超导电流,它的频率f满足关系式 4
f =平 V J"
其中e为基本电荷,h为普朗克恒量.这时隧道 pT 1
结好像一根能辐射电磁波的天线;反之,当频为E — 7
的外界电磁波辐射到结上时,它的能量会被结吸收,从而在直流i-V 曲线上引起一系列电流台阶,如右图所示,其中第n个台阶处的电压 满足关系式.
约瑟夫森的预言不久就被实验证实,这为一门新学科一超导电 子学奠定了基础,他
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