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12.4超导教学目的：知道超导现象及其应用前景重点：超导的特点难点：超导的应用教学过程：超导现象1911年，荷兰科学家昂尼斯(1853—1926)在做低温实验时发现，当温度降到4.2K的时候，水银的电阻突然变为零(图13－12)．随后人们发现，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．我们把这个现象称为超导现象，导体由普通状态向超导态转变时的温度称为超导转变温度，或临界温度，用TC表示．高温超导由于导线具有电阻，电流通过导线时会产生焦耳热．这会带来电能损失，使设备发热．超导为解决这些问题带来了希望．所以，这个现象发现后不久就在世界范围掀起了超导研究的高潮．可是直到1986年上半年，尽管发现许多纯金属及合金都具有超导现象，但是临界温度最高仅为23K．由于获得这样的低温需要复杂的设备，所以超导现象很难在技术中应用．1986年7月，有人发现一种新的合成材料——镧钡铜氧化物，其超导转变温度为35K．1987年2月，美国休斯顿大学的研究小组和中国科学院物理研究所的研究小组，又几乎同时获得了钇钡铜氧化物超导体，将超导转变温度一下提高到90K．这意味着将超导从液氦温度(4.2K)提高到比较容易实现的液氮温度(77K)．为了与原来在液氦温度下的超导相区别，人们把氧化物超导体称为高温超导体．跟金属超导相比，氧化物超导除了TC较高之外，制备也比较简单．因此在20世纪80年代末又一次在全世界出现了超导研究的热潮．此后，人们不断研制出新的超导材料，到1992年初，已经开发出70多种超导氧化物，将超导转变温度提高到125K左右．但是，关于超导的研究还远没有结束．125K的转变温度对于实际应用来说，还是太低了，超导的理论研究也远不够成熟．超导的应用前景超导在电子学方面的应用是最现实的，也是最有吸引力的．例如灾害性天气预报等大型课题，要求计算机的存储容量大、计算速度快．但是这样的计算机体积庞大，耗能多，而且需要冷却系统，因此应用受到了限制．考虑到电流在超导体中传输时不发热，所以超级计算机的一些部件可以利用超导体制作，放在低温环境中．这样体积和能耗可以大大缩小，使得目前个人计算机一样大小的设备能够发挥巨型计算机的作用．超导在电力工业中的应用可能会引起一场革命．如果采用超导电缆输电，不但可以避免输电线上的电能损失，而且不需要高压，从而避免高电压带来的意外事故．在发电机、电动机的内部，用常规导线制成的线圈，由于电流的热效应，电流不能太大，因此产生的最大磁场受到限制．用超导材料制成的线圈，电流可以很大，产生的磁场可比常规磁体强得多．因此，同样大小的超导电动机、超导发电机，功率要比常规设备高出很多．超导体在其他领域，如能源、交通运输、地质勘探等，也都有重要应用．同学们可以自己找些有关报刊书籍阅读．