物理小哥哥實驗?導體與溫度有關系，絕大多數導體随着溫度升高，電阻會增大同樣，随着溫度減小，電阻會減小當溫度達到足夠低時，電阻變為零的現象，叫做超導現象這個現場是1911年，荷蘭萊頓大學的H·卡茂林·昂内斯意外地發現，将汞冷卻到-268.98時，汞的電阻突然消失後來他又發現許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導電性能，H·卡茂林·昂内斯稱之為超導态昂内斯由于他的這一發現獲得了1913年諾貝爾獎，我來為大家講解一下關于物理小哥哥實驗?跟着小編一起來看一看吧!

物理小哥哥實驗

導體與溫度有關系，絕大多數導體随着溫度升高，電阻會增大。同樣，随着溫度減小，電阻會減小。當溫度達到足夠低時，電阻變為零的現象，叫做超導現象。這個現場是1911年，荷蘭萊頓大學的H·卡茂林·昂内斯意外地發現，将汞冷卻到-268.98時，汞的電阻突然消失。後來他又發現許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導電性能，H·卡茂林·昂内斯稱之為超導态。昂内斯由于他的這一發現獲得了1913年諾貝爾獎。

人們把處于超導狀态的導體稱之為“超導體”。超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應。

為什麼會出現超導現象呢?我們還是以金屬為例，從原子結構來分析産生的原因。

當物質進入超導狀态時，由于溫度很低，核外電子繞核運動的速度很慢，電子繞核運動産生的磁場很弱，這時原子核産生的磁場與電子繞核運動産生的磁場在原子的邊沿上相互抵消，幾乎為零，電子在零磁場中運動就不會受到洛侖茲力的作用，因此電阻為零。并且相鄰原子之間因電子繞核運動産生的磁引力消失了，在原子核産生的磁場的作用下，相鄰原子中的電子轉變成了同向繞核運動，使得最外層電子很容易從一個原子移動到另一個原子。

在原子之間失去了電子繞核運動産生的磁引力的情況下，原子之間的作用力變得很小，使得原子很容易發生轉動，原子核發生了磁極同向排列。在原子核磁極發生同向排列的情況下，這時電子繞核運動的方向變得相同了，電子從一個原子到另一個原子不需要改變運動方向，電子的移動路線是直線，并且又是在零磁場中運動，所以沒有阻力故沒有電阻。簡而言之就是低溫使雜亂無章的原子或原子核排列整齊 從而減小自由電子運動的阻力 即電阻 使電阻為零。

超導體有哪些性質呢? 超導體具有三個基本特性：完全電導性、完全抗磁性、通量量子化，我們從人類人生超導體曆史來看：

1、完全導電性

1911年荷蘭物理學家H·卡茂林·昂内斯發現汞在溫度降至4.2K附近時突然進入一種新狀态，其電阻小到實際上測不出來，他把汞的這一新狀态稱為超導态。以後又發現許多其他金屬也具有超導電性。

2、完全抗磁性

1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發現了超導體的另一個極為重要的性質——當金屬處在超導狀态時，超導體内的磁感應強度為零，卻把原來存在于體内的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發現：錫球過渡到超導态時，錫球周圍的磁場突然發生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了，人們将這種現象稱之為“邁斯納效應”。

3、通量量子化

通量量子化又稱約瑟夫森效應，指當兩層超導體之間的絕緣層薄至原子尺寸時，電子對可以穿過絕緣層産生隧道電流的現象，即在超導體—絕緣體—超導體結構可以産生超導電流。

約瑟夫森效應分為直流約瑟夫森效應和交流約瑟夫森效應。直流約瑟夫森效應指電子對可以通過絕緣層形成超導電流。交流約瑟夫森效應指當外加直流電壓達到一定程度時，除存在直流超導電流外，還存在交流電流，将超導體放在磁場中，磁場透入絕緣層，超導結的最大超導電流随外磁場大小作有規律的變化。

因此，超導體有着廣泛的應用。超導體可以用于信息通信、強穩恒磁場、工業加工、無損耗輸電、生物醫學、磁懸浮運輸和航空航天等領域。

超導體在低溫下可以實現穩定的零電阻超導态，這意味着超導線圈可以通過較大的電流而無焦耳熱的産生。一方面，我們可以采用超導輸電線進行遠距離輸電，從而大大降低輸電過程的損失。目前采用銅或鋁導線的輸電損耗約為15%，我國每年的輸電損耗就達一千億度左右，如果采用超導輸電線就可以節省相當于數十個發電廠的電力。采用超導輸電還可以簡化變壓器、電動機和發電機等熱絕緣并保證輸電的穩定性，提高輸電的安全性。鑒于超導體的零電阻和高電流傳輸密度的特性，美國計劃采用超導電纜将三大電網（東部電網，西部電網和德克薩斯電網）之間實現有效互聯。

另一方面，如果給閉合超導線圈通上電流，就可以維持較強的穩恒磁場，這便是超導磁體。常規穩恒磁體要實現強磁場就必須采用非常粗的銅導線，并将其泡在水中冷卻，這使得磁體體積特别龐大，而且必須持續不斷地通上電流，消耗更多的電能。相比之下，超導磁體具有體積小、穩定度高、耗能少等多種優勢。正因如此，在生物學研究和臨床醫學上采用的高分辨核磁共振成像技術大都是采用超導磁體；在科學研究中一些物性測量系統的穩恒磁體也是采用超導材料制成的，一些大型粒子加速器的加速線圈也常采用超導磁體，例如歐洲大型強子加速器LHC的加速磁體和探測器都采用了超導磁體；作為未來能源問題突破口之一的磁約束受控核聚變（人工托克馬克），超導技術更将發揮不可替代的作用；跟常導磁懸浮技術相比，采用超導磁懸浮技術的磁懸浮列車将更為高速、穩定和安全。這是因為超導體内雜質和缺陷對進入體内的部分磁通線具有釘紮作用，因此它在因抗磁性而産生磁懸浮效應的同時，還能夠磁約束住懸浮着的磁體，一旦磁體遠離超導體，超導體還會将磁體“拉住”，因此超導磁懸浮物體運動過程是十分穩定的，一些演示用的超導磁懸浮小車甚至能夠側貼甚至倒挂在超導導軌上運動。另外，超導體一旦失去超導電性進入正常态，完全抗磁性将立刻消失，無摩擦的超導磁懸浮鐵軌将恢複成有摩擦的正常鐵軌，這對于緊急情況下列車制動非常有效。除了超導輸電和超導磁體這兩種強電應用外，利用超導轉變時的電阻變化，還可以研制超導限流器，用以維護電網的安全。

因為一般來說，導體溫度要降低到足夠低時才會電阻變為零。我們知道，溫度有三種表示方法：攝氏溫度、華氏溫度和熱力學溫度。在自然界，我們把自然界最低溫度-273.15叫做絕對零度，稱為0K，用T表示T=273.15 t。

人類一種在尋找超高溫超導體，這是一門新型材料科學。1986年柏諾茲和缪勒發現了35K超導的鑭鋇銅氧體系。這一突破性發現導緻了更高溫度的一系列稀土鋇銅氧化物超導體的發現。通過元素替換，1987年初美國吳茂昆（朱經武）等和我國物理所趙忠賢等宣布了90K钇鋇銅氧超導體的發現，第一次實現了液氮溫度（77K）這個溫度壁壘的突破。柏諾茲和缪勒也因為他們的開創性工作而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。

2004年1月29日，美國标準技術研究院和美國科羅拉多大學的科學家組成的聯合研究小組提出一種新的物質形态——費米子凝聚态，并預言它将幫助人類做出下一代超導體。2006年，日本東京工業大學細野秀雄教授合成以鐵為超導主體的化合物LaFeOP，開創了對鐵基超導體的研究。2012年9月，德國萊比錫大學發現石墨顆粒能在室溫下表現出超導性。

最近印度科學院固體物理和結構化學系的 Anshu Pandey 教授和他的博士生 DevKumar。他們在發表的學術論文中表示，他們獲得了一種由金和銀構成的納米級複合材料可以在常溫常壓下實現超導。印度的國人和科學家難掩興奮。但是這篇論文卻造到科學大咖們質疑，指出印度科學家論文中的兩組相互獨立的關鍵數據竟出現完全一樣的随機測量誤差，不過，我們期望得到更多實驗室結果，畢竟10-4歐姆，但不是零。

同學們，努力學習吧，希望在你們手裡發現常溫下超導體，從而讓中國物理學諾貝爾獎在你們手裡現實零的突破!

2018年10月13日于宜昌市西陵峽口潤新樓

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!