Презениация предназначена для урока физики в 11 классе по УМК Касьянов В.А. (Углубленный курс) при изучении зависимости сопротивления от температуры. Можно использовать данную презентацию как при объяснении новой темы, так и при повторении. В презентации изложены основные положения теории сверхпроводимости.
Сверхпроводимость
Физика 11 класс
Под ред. В.А. Касьянова
Критическая температура
При охлаждении проводника его сопротивление уменьшается.
При
Что будет происходить при дальнейшем понижении температуры?
В 1908 году Г. КамерлингОннес из Лейденского
университета (Нидерланды) получив жидкий гелий, стал
измерять сопротивление чистой ртути, погруженной в
жидкий гелий, и обнаружил (1911), что при температурах
жидкого гелия сопротивление ртути падает до нуля.
Позднее было установлено, что многие другие металлы и
сплавы тоже становятся сверхпроводящими при низких
температурах.
В 1908 сумел достичь рекордно низкой на тот момент
температуры 0.9 K, за что получил Нобелевскую премию по
физике в 1913 год
Критическая температура
В 1911 году впервые наблюдал резкое падение электрического
сопротивления ртути при температуре ниже 4.1 K. Это явление
получило название сверхпроводимости.
Сверхпроводимость – физическое явление, заключающееся в
скачкообразном падении до нуля сопротивления вещества при
критической температуре.
Критическая температура – температура скачкообразного перехода из
нормального состояния в сверхпроводящее.
Сверхпроводники
Сверхпроводник – вещество которое может переходить в
сверхпроводящее состояние. Ток в сверхпроводнике может протекать
неограниченно долго изза отсутствия сопротивления.
Постепенно открывались металлы и сплавы с все более высокой температурой перехода.
В 1941 году охлажденный азотом ниобий показал температуру перехода при 16 K. (257 С)
В 1953 сплав кремния и ванадия показал суперпроводящие свойства в 17.5 K.
Самая высокая температура перехода вещества в сверхпроводящее состояние была достигнута
в 1993 году и составила 138 градусов К. Это вещество относится к керамическим
сверхпроводникам и представляет собой сложное соединение с добавлением таллия, ртути,
бария, кальция, меди
Изотопический эффект
Резкий спад сопротивления при критической температуре
означает, что электроны не выбывают из общего направленного
движения.
Изотопический эффект – зависимость критической температуры от массы ионов в
кристаллической решетке.
Это означает, что на резкое изменение характера движения электронов при
критической температуре оказывает влияние структура кристаллической решетки.
Куперовские пары
В 1957 году трое американских ученых (John Bardeen, Leon Cooper,
John Schrieffer) опубликовали первую полноценную, принятую научным
сообществом теорию сверхпроводимости, известную как «BCS theory»
Теория была удостоена Нобелевской премии в 1972 году. Теория объяснила
сверхпроводимость при температурах близких к абсолютному нолю для металлов и
простых сплавов, однако перестала быть адекватной после открытия
высокотемпературной сверхпроводимости.
Куперовские пары
Электрический ток в проводнике обусловлен согласованным
движением куперовских пар электронов.
Некоторые применения сверхпроводимости
Инженеры давно уже задумывались о том, как можно было бы
использовать огромные магнитные поля, создаваемые с помощью
сверхпроводников, для магнитной подвески поезда (магнитной
левитации). За счет сил взаимного отталкивания между движущимся
магнитом и током, индуцируемым в направляющем проводнике, поезд
двигался бы плавно, без шума и трения и был бы способен развивать
очень большую скорость. (514 км/ч)
Сверхпроводимость.pptx
