2025年高考生活物理：超導世界的奧秘
來源：網絡整理 2024-12-12 08:53:11
超導世界的奧秘
在電能傳輸過程中，由于導線電阻的存在，都要產生熱效應，白白地消耗了電能，還會給機器、設備造成損害，科學愛為此傷透了腦筋，千方百計地探索電阻很小甚至為零的導體輸送電能。在人類以自己的智慧和勞動踏入從未進入的低溫奇異世界時，1911年科學愛發現在4.2K附近，水銀的電阻消失了，這就是通常所說的超導現象。這時水銀進入了一種新的狀態，電阻變為零，這種特殊的導電性質的物質狀態，科學愛稱為超導態。從此揭開了研究超導的第一頁。超導現象這一偉大發現，促使人們挖掘物質世界中超導電性所隱藏的最神秘的寶藏。
具有超導電性的物質叫超導體，超導體電阻突然變為零的溫度叫超導臨界溫度至今已發現有28種元素、幾千種合金和化合物是超導體。超導體進入超導狀態時，不僅其內的電阻為零，而且體內的磁場也為零，表現出完全的抗磁性。請看一個有趣的實驗：把由三條銅腿支撐著的鉛碗浸入液氦中，這時溫度為4K，鉛進入超導狀態，當永久磁棒靠近鉛碗表面時，奇怪的現象發生了，磁棒懸空漂浮在碗的上面。這是由于鉛碗的完全抗磁性產生了足夠大的排斥力，與磁棒受到的重力相平衡的緣故。
長期以來，人們發現的超導體只能低溫液氦區（4K左右）工作，這就需要許多低溫設備和技術，費用很高且不方便，因而限制了超導體的應用。60年代開始，人們一直在探索把超導臨界溫度提高到液氮溫區（77K）以上的辦法，這就是高溫超導研究。1986年高溫超導研究取得了突破性的發展，科學家相繼發現了許多高溫超導物質。現在高溫超導體的臨界溫度已達到130K左右，使超導體已走出了液氦的陰影，為人類挖掘超導電性所隱藏的寶藏開辟了廣闊的前景。
現在超導的應用已闖入許多重要領域，如超導磁體、超導加速器、超導電動機等。但超導的廣泛應用還要克服許多障礙，超導世界的奧秘有待進一步揭示。有位超導專家說過："如果在常溫下，例如300K左右能實現超導電現象，則將使現代文明的一切技術發生變化"科學家正在超導世界中探索性能更好的高溫超導材料，研究高溫超導在技術上的應用。可以預見，超導獎在能源、通信、計算機、醫療、交通各個領域中大顯身手，為人類造福。
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