Сверхпроводимость. Эффекты Джозефсона

Файл : ref-20815.pdf (размер : 253,233 байт)

Министерство образования РФ

Нижнетагильский технологический институт УГТУ – УПИ

Кафедра Общей физики

Реферат

Тема: Сверхпроводимость. Эффекты Джозефсона

Преподаватель:

Студент:

Группа:

Нижний Тагил

2003 г.

ВЕДЕНИЕ

Сверхпроводимость - физическое явление, заключающееся в том, что у

многих химических элементов, соединений и сплавов (называемых

сверхпроводниками), при охлаждении их ниже определенной критической

температуры Tс (характерной для данного материала) наблюдается переход из

нормального в так называемое сверхпроводящее состояние, в котором их

электрическое сопротивление постоянному току полностью отсутствует. При

этом переходе структурные и оптические (в области видимого света) свойства

сверхпроводников остаются практически неизменными. Электрические и

магнитные свойства вещества в сверхпроводящем состоянии резко отличаются

от этих же свойств в нормальном состоянии (где они, как правило, являются

металлами) или от свойств других материалов, которые при тех же

температурах в сверхпроводящее состояние не переходят. За исключением

благородных (Cu, Ag, Au, Pt), щелочных (Li, Na, K и др.), щелочноземельных

(Be, Mg и др.) и ферромагнитных (Fe, Co, Ni) металлов, большая часть

остальных металлических элементов являются сверхпроводниками. Элементы

Si, Ge, Bi, Te становятся сверхпроводниками при охлаждении под давлением.

Явление сверхпроводимости открыто в 1911 г. Х. Каммерлинг-Оннесом при

исследовании низкотемпературного хода сопротивления ртути. Он обнаружил,

что при охлаждении ртутной поволоки ниже 4,2 К её сопротивление скачком

обращается в нуль. Нормальное состояние может быть восстановлено при

пропускании через образец достаточно сильного тока (превышающего

критический ток Ic(T)) или помещением его в достаточно сильное внешнее

магнитное поле (превышающее критическое магнитное поле Hc(T)). По

величине Tс в силу исторических причин сверхпроводники делятся на

классические (у которых Tc < 30 K) и высокотемпературные.

Наряду с потерей сопротивления важнейшим свойством сверхпроводников

является вытеснение магнитного поля из массивного образца. По своему

поведению в магнитном поле сверхпроводники делятся на две группы:

сверхпроводники первого рода и второго рода. Далее учёными был открыт ряд

других важнейших свойств, характерных для сверхпроводников, на основе

которых и была построена теория сверхпроводимости.

Практическое использование сверхпроводников ограничилось низкими

значениями критических полей и температур. Интерес к вопросу

практического использования сверхпроводников появился в 50-х гг, когда

были открыты сверхпроводники второго рода с высокими критическими

параметрами как по значению плотности тока, так и по величине магнитной

индукции. В настоящее время использования явления сверхпроводимости

приобретает все больше практическое значение. Применение

сверхпроводников потребовало решения ряда новых задач, в частности,

интенсивного развития материаловедения в области низких температур. При

этом исследовались не только сверхпроводники собственно, но и конструкции

и изоляционные материалы. Открытие явления сверхпроводимости

Явление сверхпроводимости впервые наблюдал Камерлинг-Оннес в

Лейдене в 1911 г. Эта проблема исследовалась и ранее, опыты показывали, что

с понижением температуры, сопротивление металлов падало. Одним из

первых его исследований в области низких температур было изучение

зависимости электрического сопротивления от температуры в ходе опыта с

ртутной цепью. Ртуть тогда считалась самым чистым металлом, которым

можно было получить дистилляционной перегонкой. Для этого он использовал