什么是超导体：类型、材料和属性

有两种类型的材料，如金属和绝缘体。金属允许电子流动并携带电荷，如银、铜等，而绝缘体持有电子，它们不允许电子流动，如木材、橡胶等。 在 20 世纪，新的实验室方法被开发出来物理学家将材料冷却到零温度。他开始研究一些元素，以了解在铅和汞等条件下电会如何变化，因为它们在一定温度下没有电阻地导电。他们已经在从陶瓷到碳纳米管等多种化合物中发现了相同的行为。本文讨论了超导体的概述。

什么是超导体？

定义： 可以在没有电阻的情况下导电的材料被称为超导体。在大多数情况下，在某些材料（如化合物）中，金属元素在室温下提供一定程度的电阻，尽管它们在称为临界温度的温度下提供低电阻。

在达到临界温度后，电子在原子之间的流动经常使用某些材料来完成，因此该材料可以称为超导材料。这些被用于许多领域，如磁共振成像和医学科学。市场上可用的大多数材料都不是超导材料。所以它们必须处于非常低的能量状态才能变成超导。目前的研究重点是化合物的开发，以发展成高温超导。

超导体的类型

超导体分为I型和II型两种。

I 型超导体

这种超导体包括基本的导电部件，这些部件用于从电缆到计算机上的微芯片的不同领域。当将这些类型的超导体置于临界磁场 (Hc) 的磁场中时，它们很容易失去超导性。之后，它将变得像导体。由于失去超导性的原因，这些类型的半导体也被称为软超导体。这些超导体完全服从迈斯纳效应。 超导体示例 是锌和铝。

II 型超导体

这种超导体会慢慢失去超​​导性，但不是简单的，因为它排列在外磁场中。当我们观察磁化强度与磁场之间的图形表示时，当第二类半导体置于磁场中时，它会慢慢失去超​​导性。

这种半导体将开始在较弱的磁场中失去超导性，并在较高的临界磁场下完全失去超导性。介于较弱临界磁场和较高临界磁场之间的状态称为中间态，否则称为涡旋态。

这种类型的半导体也被称为硬超导体，因为它们会缓慢而不是简单地失去超导性。这些半导体将服从迈斯纳效应，但并非完全服从。其中最好的例子是 NbN 和 Babi3。这些超导体适用于强场超导磁体。

超导材料

我们知道有很多可用的材料，其中一些材料会超导。除汞外，最初的超导体是金属、半导体等。每种不同的材料在稍微不同的温度下都会变成超导体

使用这些材料的主要问题是它们会在几度完全零的情况下超导。这意味着您从没有抵抗力中获得的任何好处；你几乎肯定会因为在主要位置冷却它们而失败。

为您家提供电力的发电厂向下然后超导线将发出美妙的噪音。因此，它将节省大量耗尽的能量。然而，如果你想将工厂内的巨大部件和所有传输线冷却到零，可能会浪费更多的能源。

超导体的性质

超导材料显示出一些对当前技术至关重要的惊人特性。对这些特性的研究仍在继续，以在以下列出的各个领域中识别和利用这些特性。

• 无限电导率/零电阻
• 迈斯纳效应
• 过渡温度/临界温度
• 约瑟夫森电流
• 临界电流
• 持续电流

无限电导率/零电阻

在超导条件下，超导材料说明电阻为零。当材料冷却到其转变温度以下时，其电阻会突然降低为零。例如，Mercury 在 4k 下电阻为零。

迈斯纳效应

当超导体冷却到临界温度以下时，它就不允许磁场通过它。这种发生在超导体中的现象被称为迈斯纳效应。

过渡温度

这个温度也称为临界温度。当超导材料的临界温度从正常导电状态转变为超导状态时。

Josephson Current

如果用绝缘材料中的薄膜将两个超导体分开，那么它与铜对形成低电阻结以找到电子。它可以从结的一个表面隧道到另一个表面。因此，由于库珀对流动而产生的电流称为约瑟夫森电流。

临界电流

当电流在超导条件下通过导体时，就会产生磁场。如果电流增加超过一定速率，则磁场可以增强，这相当于导体恢复到其通常状态时的临界值。流过的电流值称为临界电流。

持续电流

如果将超导环布置在其临界温度以上的磁场中，则目前将超导环冷却到其临界温度以下。如果我们消除这个场，那么由于环的自感，可以在环内感应电流。根据楞次定律，感应电流与流过环的磁通内的变化相反。当环处于超导状态时，就会感应出电流的流动而使电流继续流动，称为恒流。该电流产生磁通量，使磁通量流过恒环。

半导体和超导体的区别

下面讨论半导体和超导体的区别。

超导体的应用

超导体的应用包括以下。

• 这些用于发电机、粒子加速器、运输、电动机、计算、医疗、电力传输等。
• 超导体主要用于在 MRI 扫描仪中制造强大的电磁体。所以这些是用来划分的。它们还可用于分离磁性和非磁性材料
• 这种导体用于长距离传输电力
• 用于内存或存储元素。

常见问题解答

1).为什么超导体一定要冷？

能量交换会使材料变得更热。因此，通过使半导体变冷，大约需要较少的能量来撞击电子。

2).黄金是超导体吗？

室温下最好的导体是金，铜和银根本不会变成超导。

3).室温超导体可能吗？

室温下的超导体能够在华氏 77 度左右的温度下表现出超导性

4).为什么超导体没有电阻？

在超导体中，当电子穿过材料时，由于原子的振动和缺陷必须在材料内引起电阻，因此电阻出乎意料地降至零

5).为什么超导体是完美的抗磁体？

当超导材料保持在磁场中时，它会将磁通量从其体内推出。冷却至临界温度以下时，显示出理想的抗磁性。

因此，这就是超导体的概述。超导体可以导电，否则将电子从一个原子转移到另一个原子而没有电阻。这里有一个问题，超导体的例子是什么？
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