超导体有哪些物理特性？超导体完全抗磁性原理

超导体有哪些物理特性

超导体一般我们认为就是电阻接近零的导体，超导体的另一个重要特征是完全抗磁性。但是目前科学界发现的超导材料，都是指在某一温度下，电阻为零的导体。而在实验中，若导体电阻的测量值低于10-25Ω，可以认为电阻为零。

重点要说的是，超导体具有三个基本特性：完全导电性、完全抗磁性、通量量子化。

关于超导体的完全抗磁性我们简单说明下，所谓抗磁性，磁场引起超导电流，电流又生成磁场，由于是超导所以磁场能够互相抵消，而这就是磁悬浮的原理。

完全抗磁性又称迈斯纳效应，“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象，“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。完全抗磁性的原因是，超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，抵消了超导体内部的磁场。

通量量子化又称约瑟夫森效应，指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体（superconductor）—绝缘体（insulator）—超导体（superconductor）结构可以产生超导电流。

超导体有哪些物理特性

超导体具有以下物理特性：

1. 零电阻：超导体在低于特定温度时（或者是特定压力条件下），电阻趋近于零，电流能够稳定通过，不会消耗能量。

2. 零磁场：在超导状态下，超导体会将磁场完全排斥，磁通量量子不变。这种特性被称为迈斯纳效应。

3. 霍尔效应的消失：超导体在超导状态下失去了霍尔效应，即不再产生霍尔电压。

4. 超流动：在超导状态下，超导体中的电流能够一直流过，直到超导状态结束，而不会受到任何阻碍。

5. 共存区：当超导体的温度或磁场超过特定的临界值时，会跳出超导状态。此时会出现共存区，即部分区域是超导体，部分区域是正常导体。

6. 超导电性能：超导体的电性能非常优秀，其电流密度、磁场承受能力等指标都非常高。这些性能使得超导体被广泛应用于医学、能源、输电等领域。

完全抗磁性

完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象。这一现象是德国科学家迈斯纳发现的，因此又称为迈斯纳效应。他在实验中发现，放在磁场中的球形的锡在过渡到超导态的时候，锡球周围的磁场都突然发生了变化，磁力线似乎一下子被排斥到导体之外。进一步研究发现，原来超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流，这一电流产生的磁场，恰巧抵消了超导体内部的磁场。

超导体完全抗磁性原理

1933年德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对锡单晶球超导体做磁场分布测量时发现，在小磁场中把金属冷却进入超导态时，体内的磁力线一下被排出，磁力线不能穿过它的体内，也就是说超导体处于超导态时，体内的磁场恒等于零。这种效应被称为“迈斯纳效应”

超导体一旦进入超导状态，体内的磁通量将全部被排出体外，磁感应强度恒为零，且不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要进入超导状态，超导体就把全部磁通量排出体外。此外，超导体还是完全的抗磁体，外加磁场无法进入或（严格说是）大范围地存在于超导体内部，这是超导体的另一个基本特性。

由于超导体的完全抗磁性，使小磁铁的磁力线无法穿透超导体，磁场发生畸变，便产生了一个向上的浮力（白雾是由于液氮对空气中的水蒸气冷却所致）。

后来人们还做过这样一个实验，在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小磁性很强的永久磁铁，然后把温度降低，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起，与锡盘保持一定距离后，便悬空不动了。这是由于超导体“不允许”其内部有任何磁场，如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么超导体必然会产生一个与之相反的磁场，保证内部磁场强度为零。这就形成了一个斥力。当在一个超导体正下方放置一个磁体，并使磁感线垂直通过超导体的时候，超导体将获得垂直的上浮力。当这个力的大小刚好等于超导体的重力的时候，超导体就可以悬浮在空中。

迈斯纳效应指明了超导态是一个动态平衡状态，与如何进入超导态的途径无关，超导态的零电阻现象和迈斯纳效应是超导态的两个相互独立，又相互联系的基本属性。单纯的零电阻并不能保证迈斯纳效应的存在，但零电阻效应又是迈斯纳效应的必要条件。因此，衡量一种材料是否是超导体，必须看是否同时具备零电阻和迈斯纳效应。

室温超导新材料

人类最初发现超导体是在1911年，1911年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）等人发现，汞在极低的温度下，其电阻消失，呈超导状态。

目前科学家都在寻找室温超导新材料。

室温超导指在室温条件下出现的超导现象，当温度降到一定水平时，一些特殊的物质会进入超导态，此时电阻消失，电子在其中自由地运动，这个温度称为超导转变温度。

目前科研界的超导材料，要么是在高温下、要么是在高压下，而常温常压的超导材料还没有被证实；就目前而言，科学界暂时没有看到常温常压超导体落地实际商业化的进展。

如果常温超导真的可以实现，那么将极大的改变我们现状，比如最浅显的，起码电力在传输过程中不会浪费丝毫，能够极大的节约电力资源。而且常温超导没有电阻就不会产生焦耳热，因此可以应用于大规模集成电路，建设超导计算机；能够承载较大电流而不会有电流损耗，可制作高压输电线、超导电机等。