超导的原理与应用

1超导材料的基本磁性特点1.超导材料1.1超导材料的发现及简介1908年，荷兰莱登实验室在昂尼斯（KamerlinghOnnes）的指导下，经过长期的努力，首次将氨液化，获得了4.2K的低温。随后在1911年，他在研究水银的低温电阻随温度的变化时发现水银的电阻R在4.2K附近突然降到了零。如图1-1所示。昂纳斯把这种电阻突然消失的状态称之为超导态。此后，他们又发现其他许多金属也具有超导现象，他们把这种能随温度降低而进入超导态的材料叫做超导材料，也叫做超导体。很多物质都是超导材料。在元素周期表中，常压下具有超导电性的就有26个，如：、、、、、、等，有的元素PbInSnAlNbVTa在常压下不能成为超导体，但在高压下就能进入超导态，如：、等（见附表1-1）。GeSi材料名称Tc（开）材料名称Tc(开)NbTi9.53NbSn18.1NbZr113NbAl18.8PbIn3.4-7.33NbGe23.2PbBi8.53VGa16.868PbMoS14.7NbN17表1.1-1超导合金和超导化合物的转变温度3、管路敷设技术通1过管线敷设技术0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。2除此之外，还有一些金属元素的合金，化合物也能呈现超导电性，称之为合金超导体和化合物超导体。超导合金以、为代表，超导化合物以、为代PbInNbTi3NbSn3VGa表。他们的见表1.1-1。迄今为止，具有超导性的元素、化合物以有数千种。特别是近Tc20年来，高温氧化物超导体的发现，有使超导体的类属增加了成千上万个，表1.1-2列出了一些主要的高温氧化物超导体及其。Tc材料名称24xxLaSrCuO237YBaCuO2228BiSrCaCuO222310BiSrCaCuO(开)Tc40:9085110材料名称24xxNdCeCuO13xxBaKBiO222310TlBaCaCuO22310HgBaCaCuO(开)Tc20:30:125136表1.1-2高温氧化物超导体的超导转变温度2.超导材料的基本磁性特点2.1临界磁场现以一圆柱形（长度比直径大的多，可近似的看为无限长）超导体为例。降低温度到以下，再加一与圆柱体平行的外磁场。实验表明，在低于样品的任一确定温度下，TcTc当外加磁场强度小于某一确定数值时，超导体具有零电阻。当大于时，电阻HHcHHc突然出现超导态被破坏而转变为正常态。我们称为超导体的临界磁场。临界磁场是温Hc度的函数，记为。HcT临界磁场是标志一超导体性质的重要物理量，不同超导体的-曲线都可近似的HcT用下列公式表示(2.1-1)2()(0)[1(/)]HcTHcTTc其中是=0K时超导体的临界磁场（通常记为H0）。从式（2.1-1）可看出，若已(0)HcT知及两参量，就可求出在其他温度（）下的临界磁场。引入约化物理量=0HTcTTct/,h=/,于是（2.1-1）式可以写为TTcHc0H（2.1-21ht3、管路敷设技术通1过管线敷设技术0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。32）由于超导态是一种物相，而正常态是另一种物相，-的分界图就是超导体的一种像图，HcT如图2-1所示。在图中，阴影区域的任一点P代表的H、T下的物质处于超导态，在非阴影区域的则为正常态。如图P点箭头所示的，在一定温度下，增大磁场可使超导体从超导态进入正常态；在一定磁场强度下，提高温度也可使之进入正常态。也可以像图中斜箭头那样，同时改变温度和磁场强度，使之由超导态变为正常态。需要指出的是，类超导体只有一个临界磁场，而类超导体除了外，还有第cHcH一临界磁场，第二临界磁场。1cH2cH2.2迈斯纳（Meissner）效应1933年，迈斯纳发现超导体的另一个重要电磁性质：超导体内部的磁感应强度为零，即，与超导体所经过的历史无关。0B超导体的迈斯纳效应是独立于零电阻性的重要特性，它表示超导体不能简单的看作通常导体当电导率时的极限。因为通常导体有欧姆定律,当而为有0JEJ限时，，由麦克斯韦方程0E（2.2-1）0EtB因而一般导致为一与时间无关的量，但却不能导出被排出超导体外的结论。BB现在用图像来说明。图2.2从（a）到（b）表示在无外加磁场的情况下，经冷却使样品变为完全导体。（c）的温度与（b）相同，但加上了外磁场。由于在完全导体中磁感应3、管路敷设技术通1过管线敷设技术0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程1中，要加强看护1关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置.保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。4、电气课件中调试技术对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。5、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。4通量不可能改变，所以这时完全导体内仍然如情况（b）一样没有磁通分布，磁通线绕样品周围而过。情况（d）是把外加磁场撤掉了，此时完全导体中还是没有磁场。另一个例子如图2.3所示，其中（a）到（b）表示对正常导体加了外磁场，磁通线穿过正常导体内部。（c）表示经降温后该样品已转为完全导体。由于完全导体的磁性质，内部的磁通分布未变。图2.3（d）是去掉外磁场后的情况。尽管外磁通线没有了，但由于完全导体表面感生的无阻电流，完全导体还保持着穿过其体内的磁通线。值得注意的是，以图2.2（d）和图2.3（d）相比，它们处于同样的温度和磁场下，但样品的磁化状态不同，图2.2（c）和图2.3（c）也是如此。由此可见，在给定条件（如温度和外磁场）下，完全导体的状态并不是唯一的，而是与其历史（途径）有关。图2.2完全导体的磁化性质1图2.3完全导体的磁化性质2完全导体的上述磁性质必然产生滞后效应。图2.4表示一长圆柱体完全导体的磁化情况。图中A点表示零磁场下的完全导体。当沿圆柱体轴线加一均匀外磁场，并使0B外3、管路敷设技术通1过管线敷设技术0不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题22，而