什么是超导体？基本特性有哪些？应用介绍

1.什么是超导体

超导体是导电材料的一种，指某些材料在特定温度环境中其电阻率会处于零状态。1911年,荷兰科学家昂内斯发现,在液氦温区绝对温度4K的条件下,水银的电阻突然消失,他把这个现象称为超导现象。他因此获得诺贝尔物理学奖。

2.超导体的基本特性

(1)零电阻效应。

(2)完全抗磁性：1933年，德国物理学家迈斯纳(W.Meissner)通过实验发现：当置于磁场中的导体通过冷却过渡到超导态时，原来进入此导体中的磁感线会一下子被完全排斥到超导体之外，超导体内磁感应强度变为零，这表明超导体是完全抗磁体。这个现象称为迈斯纳效应。

(3)存在临界磁场：实验表明，超导态可以被外磁场所破坏，在低于Tc的任一温度T下，当外加磁场的磁感应强度B小于某一临界值Bc时。超导态可以保持;当B大于Bc 时，超导态会被突然破坏而转变成正常态。临界磁场Bc不仅与超导体本身性质有关，还与温度T有关。

(4)同位素效应：超导体的临界温Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc 为4.146开。

3.超导体的应用

(1)零电阻输电： 在电网的输电过程中，电能的损耗在5%-7%，如果国家电网都用超导线进行输电，则年可节约几千亿度电，这对节约能源、减少碳排放有重要作用。

(2)磁悬浮列车： 磁悬浮列车的速度可达600km/h，若放在真空管道，则可达3000km/h以上，可极大提高运输效率。

(3)核磁共振：稳定的强磁场可以给医院的核磁共振设备带来更加精确的检测结果。

(4)超导量子干涉仪： 利用超导体的约瑟夫森效应可以做成超导量子干涉仪，其对磁场的测量精度可达地磁场的亿分之一，是非常重要的科研仪器。

(5)回旋加速器： 欧洲核子研究中心的回旋加速器，使用了约1200吨的超导线材，以帮助提供稳定的强磁场，以实现粒子的偏转。

(6)可控核聚变： 在目前的托卡马克核聚变装置中，仅超导线材的长度就达到了15万公里，这些超导体可以提供强磁场来束缚上亿度的等离子体。

(6)量子计算机： 有理论表明，量子计算机的计算能力相较于普通计算机有质的飞跃，其中的超导芯片可以在提高运算速度的同时，也降低功耗。

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