武汉理工大学：《材料物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 导电物理 5.5 超导物理 5.5.1超导电性的发现与进展 5.5.2迈斯纳效应 5.5.3温度、压力和磁场的影响

第5章导电物理 本章提要 本章将介绍金属材料和半导体材料(也包括 半导体陶瓷)的导电机制,着重从能带结构 的角度分析材料的导电行为。本章还介绍了 利用材料的导电物理特性制得的一些功能材 料,例如p-n结、晶体管等

第5章 导电物理 本章将介绍金属材料和半导体材料（也包括 半导体陶瓷）的导电机制，着重从能带结构 的角度分析材料的导电行为。本章还介绍了 利用材料的导电物理特性制得的一些功能材 料，例如p-n结、晶体管等。 本章提要

第5章导电物理 5.1概述 2个学时 52材料的导电性能2个学时 5.3金属电导 4个学时 5.4半导体物理 10个学时 5.5超导物理 4个学时

5.1概述 5.2材料的导电性能 5.4半导体物理 5.3金属电导 5.5 超导物理 2个学时 4个学时 4个学时 第5章 导电物理 2个学时 10个学时

55超导物理l 551超导电性的发现与进展 552迈斯纳效应 553温度、压力和磁场的影响 554两类超导体 555同位素效应和电子一声子相互作用 556超导现象的物理本质

5.5 超导物理I 5.5.1超导电性的发现与进展 5.5.2迈斯纳效应 5.5.3温度、压力和磁场的影响 5.5.4两类超导体 5.5.6超导现象的物理本质 5.5.5同位素效应和电子—声子相互作用

55超导物理l 纯金属的导电性取决于原子的电子结构 载流子电子的移动速率影响材料的导电性。 当载流子电子与材料中的缺陷碰撞时,其 移动速率会降低

5.5 超导物理I 纯金属的导电性取决于原子的电子结构。 载流子电子的移动速率影响材料的导电性。 当载流子电子与材料中的缺陷碰撞时，其 移动速率会降低

55超导物理l 温度的变化对材料的导电性有很大影响。温度 升高时,原子的振动幅度变大,对载流子的阻 碍作用也增加。电阻率p与温度之间一般存在 如下的关系: pr=p(1+a△T) p为温度为T时的电阻率,p为室温时的 电阻率,△T为温度T与室温之间的温度差, a为材料的温度电阻系数

5.5 超导物理I 温度的变化对材料的导电性有很大影响。温度 升高时，原子的振动幅度变大，对载流子的阻 碍作用也增加。电阻率ρ与温度之间一般存在 如下的关系： ρT =ρr (1+αΔT) ρT为温度为T时的电阻率，ρr为室温时的 电阻率，ΔT为温度T与室温之间的温度差， α为材料的温度电阻系数

551超导电性的发现与进展 0.15 1911年翁纳斯 ( Onnes)从实验中 0125 发现水银的电阻在 .10 42K附近突然降到 他无法测量的程度 0075 05 0.025 图551水银电阻与 10 绝对温度的关系 4.004.104.204.304.40 T/K

5.5.1超导电性的发现与进展 图5.5.1 水银电阻与 绝对温度的关系 1911年翁纳斯 (Onnes)从实验中 发现水银的电阻在 4.2K附近突然降到 他无法测量的程度

这是他首先液化了氦气,在达到42K低温 的三年后观察到的一个重要现象。 在这之后人们又发现了许多金属和合金,当 试样冷却到足够低的温度(往往在液氮温区) 时电阻率突然降到零。 这种在一定低温条件下金属电阻突然失去 的现象称为超导电性。 发生这一现象的温度称为临界温度,以T表 小

这是他首先液化了氦气，在达到4.2K低温 的三年后观察到的一个重要现象。 在这之后人们又发现了许多金属和合金，当 试样冷却到足够低的温度(往往在液氮温区) 时电阻率突然降到零。 这种在一定低温条件下金属电阻突然失去 的现象称为超导电性。 发生这一现象的温度称为临界温度，以Tc表 示

金属失去电阻的状态称为超导态,存在电 阻的状态称为正常态或常导态。 由于超导态的电阻小于目前所能测量的最 小值(102592),因此可以认为超导态没 有电阻

金属失去电阻的状态称为超导态，存在电 阻的状态称为正常态或常导态。 由于超导态的电阻小于目前所能测量的最 小值(10-25  )，因此可以认为超导态没 有电阻

既然在超导态下直流电阻率是零或接近子零。 以致观察到持续电流无衰减地在超导环內流 动达一年以上,直到最后实验考感到厌倦。 法勒(File)和迈尔斯(Mils利用精确核磁共 振方法,测量超导电流产生的磁场来研究螺 线管内超导电流的衰变.他们得出的结论是 超导电流衰变的时间不短于十万年

既然在超导态下直流电阻率是零或接近子零。 以致观察到持续电流无衰减地在超导环内流 动达一年以上，直到最后实验考感到厌倦。 法勒(File)和迈尔斯(Mills)利用精确核磁共 振方法，测量超导电流产生的磁场来研究螺 线管内超导电流的衰变．他们得出的结论是 超导电流衰变的时间不短于十万年

超导体中有电流没有电阻说明超导体是等电 位的,即超导体内没有电场

超导体中有电流没有电阻说明超导体是等电 位的，即超导体内没有电场