Високотемпературна надпровідність - Курсовая работа

Відкриття, зроблені на цьому шляху, виявилися настільки своєрідними, властивості речовини - такими незвичайними, що одержання низьких температур і самі дослідження в умовах надглибокого холоду виділилися в самостійну науково-технічну область - фізику і техніку низьких температур. При низьких температурах було виявлено одне із самих дивних явищ у природі - надпровідність. Надпровідності ще немає 100-а років і довгий час, близько 50-ти років, її застосування стримувалося недосконалим розумінням її природи і порівняно обмеженими можливостями техніки низьких температур. Але згодом, у 70-80-ті роки минулого століття, з обєкту суто фізичних досліджень надпровідність перетворилась у таку, чиї знання і досягнення не тільки проникли у різні галузі техніки, але і створили нові. У звязку з цим виникає потреба у спеціалістах, що знайомі з основними результатами та досягненнями фізики надпровідності. надпровідність провідник високотемпературнийДосліджуючи явища, що відбуваються в газах, фізики ввели поняття «абсолютний нуль» температури. Це температура, коли увесь кінетичний рух частинок матерії припиняється (в класичному розумінні) і, таким чином, матерія не має теплової енергії. При цьому уповільнюється рух частинок, що складають тіло: зменшується амплітуда коливань атомів, молекул, зменшується швидкість руху молекул (в рідинах та газах) та вільних електронів (в металах та напівпровідниках). При цьому будь-який рух в тілі припиняється (за виключенням обертання електронів навколо ядра в атомі). Дослідження властивостей тіл при температурах, близьких до абсолютного нуля, (кріогенних температурах) зацікавили вчених дуже давно.Оннес міняв прилади в дослідній установці, оскільки побоювався їхньої несправності, але прилади незмінно показували нульовий опір, незважаючи на те, що до абсолютного нуля не вистачало ще 4 К. • опір знижується до нуля або ж він настільки малий, що прилади, які існують, не можуть його виміряти. В надпровідному колі збуджувався електричний струм, який, як було встановлено за відхиленням магнітної стрілки, не згасав багато років. Після відкриття Камерлінґ-Оннеса надпровідність було встановлено в інших матеріалах та сплавах. Важливим наріжним каменем в дослідженні властивостей надпровідників було відкриття ідеального діамагнетизму надпровідників (або виштовхування зовнішнього магнітного поля з надпровідника), відомого як ефект Мейснера-Оксенфельда в 1933 році )[3,с.21].В магнітному полі, яке перевищує деяке граничне чи критичне значення, надпровідність зникає - це експериментальний факт. Навіть, якщо якийсь метал і позбудеться опору при охолодженні, то він може знову повернутися в нормальний стан, потрапивши в зовнішнє магнітне поле. Саме критичне поле з магнітною індукцією Вк залежить від температури: індукція дорівнює нулю при температурі Т = Тк і зростає при температурі, що прямує до нуля. Припустимо, що перехід металу у надпровідний стан відбувається при відсутності магнітного поля і зовнішнє магнітне поле прикладається тільки після зникнення опору. Дійсно, коли метал потрапляє в магнітне поле, то на його поверхні внаслідок електромагнітної індукції виникають незатухаючі замкнуті струми (їх часто називають екрануючими струмами ) , що створюють своє магнітне поле, індукція якого по величині дорівнює індукції зовнішнього магнітного поля, а напрямки векторів магнітної індукції цих полів протилежні.У 1933 році німецькі фізики Мейснер і Оксенфельд вирішили експериментально перевірити, як саме розподіляється магнітне поле навколо надпровідника. Разючий факт, виявлений Мейснером і Оксенфельдом, полягав у тому, що надпровідник, охолоджений нижче критичної температури в постійному магнітному полі, мимовільно виштовхує це поле зі свого обєму, переходячи в стан, при якому магнітна індукція В рівна нулю, тобто стан ідеального діамагнетизму. Сумарне магнітне поле речовини, внесеної в зовнішнє магнітне поле, характеризується магнітною індукцією В, рівною сумі індукції В0 зовнішнього й індукції В1 внутрішнього магнітних полів, тобто В = В0 В1. Для того щоб визначити ступінь участі речовини в створенні магнітного поля з індукцією В, знаходять відношення значень індукції В/В0 =?. Якщо надпровідний провідник помістити в зовнішнє магнітне поле, то в поверхневому шарі металу виникнуть екрануючі струми, які створять всередині провідника магнітне поле, рівне і протилежне зовнішньому.Відомо, що електрони в атомі можуть перебувати тільки у визначених станах, яким відповідають дискретні значення енергії. Однак, якщо ми перейдемо до макроскопічного тіла, де концентрація електронів перевищує 1022см-3, то квантовий характер зміни енергії кожного електрону «змазується» великою кількістю таких електронів, що поглинають або випромінюють енергію, і ми бачимо суцільний спектр поглинання або випромінювання енергії макроскопічними тілами. Подібна ситуація справедлива для електронів, що знаходяться у вільному просторі, може істотно змінитися в кристалі через наявність в ньому інших електронів і позитивно заряджених іонів, в загальн

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1.ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ НАДПРОВІДНОСТІ

1.1 Передумови відкриття

1.2 Відкриття надпровідності Камерлінґ-Оннесом

РОЗДІЛ 2.ЗВИЧАЙНА НАДПРОВІДНІСТЬ

2.1 Надпровідник у магнітному полі

2.2 Ідеальний провідник і надпровідник. Ефект Мейснера

2.3 Надпровідники першого роду

2.3 Надпровідники другого роду

РОЗДІЛ 3. ТЕОРІЇ НАДПРОВІДНОСТІ

3.1 Мікроскопічна теорія надпровідності Бардіна - Купера - Шріффером (БКШ)

3.2 Теорія Гінзбурга-Ландау

РОЗДІЛ 4.ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНА НАДПРОВІДНІСТЬ

4.1 Високотемпературна надпровідність

4.2 Перспективи використання надпровідністі

4.3 Використання надпровідності в техніці

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ