2022-2023学年高二物理竞赛课件：超流现象16

超流现象超流现象

定义:具有超常流动能力的流体叫超流体(已发现:He4，He3，超导电子)注:超流是量子力学效应的宏观体现.通常将量子力学起主要作用的流体称为量子流体.He4He3是同位素.He4有两个质子两个中子,He3有两个质子,一个中子.1937年,苏联物理学家卡皮查发现He4是超流体.He4的超流现象2.17k以下

10-5cm1.两种不同的粘滞系数(相差上万倍)

粘滞系数极小:能流过直径10-5cm的细管

粘滞系数有限:用转盘测量与HeI相当2.超漏:能从碗中漏掉(其实归结为超流)

3.爬出容器:沿着容器的边缘慢慢地全部流出.归为粘滞性小于原子吸附力(超流)4.剧烈沸腾:常压100度以下水是液体,如果减压就会沸腾.不断减压(抽气),水不断降温.用He4也一样,但在抽气过程中,He4由剧烈沸腾,突然变得异常平静.不像水由沸腾变平静中间有个含混不清的过程原因:判断为HeII有极强的导热性,叫热超导.水之所以有含混过程,是因为局部冷热不均.HeII整体上一个温度.抽气5.温度波:常流里温度的传播不是波动形式的.超流里温度以波的形式传播可做一个理想试验,如图所示:(温度波又叫第二声,以区别机械振动波声波)温度计热源TTT常流超流研究背景

1911年，荷兰莱顿实验室的卡末林·昂纳斯(KarnerlnghOnns)首次在4．2K时发现水银零电阻现象即超导现象。他于1913获得诺贝尔奖。

柏诺兹(Bednorz)和缪勒(Miiller)于1986年发现超导转变温度在3OK温区的高温铜氧化物超导体，为进一步发现在液氮温区值的高温超导体开辟了道路。他们于1987年获诺贝尔奖。

钇系YBCO(YBa2Cu3O7-x)和铋系BSCCO(Bi2Sr2Ca2Cu3Oy)材料的发现使高温超导材料走入实用化阶段。

超导材料的研究在当今与纳米科技相结合走入一个全新的时代。我国在中长期科技规划中把高温超导材料列为重点发展的前沿课题（2006-2020）。研究背景一些高温超导体之Tc值研究背景高温超导材料的简介超导材料的基本物理特征：零电阻现象完全抗磁性（迈斯纳效应）超导态并非仅取决于温度(临界电流和临界磁场)普通导体超导体

零电阻零电阻是超导体的一个重要特性，实验表明：超导状态中零电阻现象不仅与超导体温度有关，还与外磁场强度和通过超导体的电流有关，这意味着存在临界电流，超过临界电流就会出现电阻.零电阻

高温超导材料的简介迈斯纳效应

迈斯纳效应又叫完全抗磁性，1933年迈斯纳发现，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。NNS降温降温加场加场S注：S表示超导态N表示正常态高温超导材料的简介观察迈纳斯效应的磁悬浮试验在锡盘上放一条永久磁铁，当温度低于锡的转变温度时，小磁铁会离开锡盘飘然升起，升至一定距离后，便悬空不动了，这是由于磁铁的磁力线不能穿过超导体，在锡盘感应出持续电流的磁场，与磁铁之间产生了排斥力，磁体越远离锡盘，斥力越小，当斥力减弱到与磁铁的重力相平衡时，就悬浮不动了。高温超导材料的简介

逐渐增大磁场到达一定值后，超导体会从超导态变为正常态，把破坏超导电性所需的最小磁场称为临界磁场，记为Hc。有经验公式：

Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)正常态HHc(0)Tc临界磁场超导态高温超导材料的简介临界电流

超导体无阻载流的能力也是有限的，当通过超导体中的电流达到某一特定值时，又会重新出现电阻，使其产生这一相变的电流称为临界电流，记为Ic。目前，常用电场描述Ic(V)，即当每厘米样品长度上出现电压为1V时所输送的电流。Ic(V)IV失超高温超导材料的简介超导材料的分类：常规超导体(如Nb-Ti合金)高温超导体(如YBa2Cu