高等教育出版社：《物理学教程》教材电子教案（PPT课件，马文蔚第二版）第十六章 量子物理 16-11 超导体

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版) 超导体的转变温度 在 R/(2) 4.20K 0.150 附近汞的电阻突降为零 0.100 0.050 T: 临界温度 0.000 4.00 4.20 4.40 T/K 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 4.00 4.20 4.40 0.150 0.100 0.050 0.000 T /K R /() 一 超导体的转变温度 ** * Tc ：临界温度 4.20K 附 近 汞 的 电 阻 突 降 为 零 在

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版) 几种超导材料的临界温度 材料 Te/K 材料 Te/K Zn 0.844 NbgGe 23.2 Al 1.174 La-Ba-Cu-O 35 Sn 3.72 Y-Ba-Cu-0 80 Hg 4.15 Bi-Sr -Cu -O 110 Pb 7.201 TI-Ba Ca-Cu-O 125 Nb 9.26 HgBazCazCu3Os 134 NbN 14.7 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 几种超导材料的临界温度 材 料 Tc / K 材 料 Tc / K Zn 0.844 Al 1.174 Sn 3.72 Hg 4.15 Pb 7.201 Nb 9.26 NbN 14.7 Nb3Ge 23.2 La -Ba -Cu -O 35 Y -Ba -Cu -O 80 Bi –Sr -Cu -O 110 Tl -Ba Ca -Cu –O 125 HgBa2Ca2Cu3O8 134

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版 二 超导体的主要特性 1零电阻率 当T<T,I<I。(临界电流)时， 电阻率p→0，电导率Y→00 2临界磁场（能破坏超导态的外磁场的临界值) -m1] H 临界磁场与温 H(T) 正常态 T=0K,H。=Ho 超导态 关系 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 二 超导体的主要特性 1 零电阻率 当 T  Tc , I  I c （临界电流）时， 电阻率  → 0 ， 电导率  →  2 临界磁场（能破坏超导态的外磁场的临界值）       = − 2 c c 0 1 ( ) T T H H c 0 T = 0K, H = H T H ( ) Hc T 超导态 正常态 o TC 临 界 磁 场 与 温 度 关 系

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版) 3迈斯纳效应 fE.di=_ dΦ d(B.S) dt dt 超导体内E=0,.·.dB/dt=0 在磁场中，超 当H外<H。时，H内=0 导圆盘悬浮起来 超导体内H=0 H=0 电流的磁场中 超导小球悬浮于 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 3 迈斯纳效应 t B S t Φ E l d d( ) d d d       = − = −  超导体内 E = 0, dB/ dt = 0 当 H外  Hc 时, H内 = 0 H = 0 H 超导体内 H = 0  S N H  I 超 导 小 球 悬 浮 于 电 流 的 磁 场 中 在磁场中，超 导圆盘悬浮起来

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版 三超导电性的BCS理论 1957年美国物理学家巴丁、库珀、施里弗三人 共同创立了近代超导微观理论，这就是常称的BCS 理论. 晶体局部区域的畸变 晶体点阵 晶体点阵 正常位置 畸变位置 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 晶 体 局 部 区 域 的 畸 变 三 超导电性的 BCS 理论 − e 晶体点阵 正常位置 晶体点阵 畸变位置 1957年美国物理学家巴丁、库珀、施里弗三人 共同创立了近代超导微观理论，这就是常称的BCS 理论

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版 声子：晶体中由点阵的振动产生畸变而传播 的点阵波的能量子称声子. >库珀对：两个电子通过交换声子而耦合起来， 成为束缚在一起的电子对称为库珀对. 组成库珀对的两个电子之间的距离约为106m 自旋与动量均等值而相反，所以每一库珀对的动 量之和为零. 当T<T时金属内的库珀对开始形成，这时 所有的库珀对都以大小和方向均相同的动量运动， 金属导体就具有了超导电性.库珀对的数量十分 巨大，当它们向同一方向运动时，就形成了超导 电流. 第十六章量子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 声子：晶体中由点阵的振动产生畸变而传播 的点阵波的能量子称声子 . ➢ 库珀对：两个电子通过交换声子而耦合起来， 成为束缚在一起的电子对称为库珀对 . 组成库珀对的两个电子之间的距离约为 , 自旋与动量均等值而相反，所以每一库珀对的动 量之和为零 . 10 m −6 当 时金属内的库珀对开始形成, 这时 所有的库珀对都以大小和方向均相同的动量运动, 金属导体就具有了超导电性 . 库珀对的数量十分 巨大 , 当它们向同一方向运动时, 就形成了超导 电流 . T  Tc

*16-11超导电性 物理学教程 (第二版) 四 超导的应用前景 1强磁场：利用超导线圈做的电磁体用于回旋 同步加速器；超导发电机和电动机等。 2低损耗电能传输： 3 磁悬浮列车车速可达550km/h. 4 超导电子器件：利用超导约瑟夫森结制成的 超导电子器件和超导量子干涉仪· 笋十六音子物理

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 * 16 – 11 超导电性 四 超导的应用前景 1 强磁场: 利用超导线圈做的电磁体用于回旋 同步加速器;超导发电机和电动机等. 2 低损耗电能传输. 3 磁悬浮列车车速可达550km / h. 4 超导电子器件: 利用超导约瑟夫森结制成的 超导电子器件和超导量子干涉仪