Saturday, April 5, 2014

semi01 qm01 superconductor01 超導01 當溫度低於其超導轉變溫度(臨界溫度), vs 金屬原子核的振動增加,阻礙了價電子的流動速度


淺談超導及其應用
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篇名
淺探超導及其應用
作者
劉辰偉。國立台中二中。一年十五班

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淺談超導及其應用
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淺探超導及其應用
壹●前言

日常生活中的電器用品,常因電阻的關係用久了會發熱或是壞掉。電阻也會在電

的輸送方面造成相當大的能量損失,大大降低能源的利用效率。若能使物體無電

阻,便能提升電能的利用效率。〈註一〉超導便能解決此問題,對人類的生活也

有相當大的助益。

此外,超導也常被應用在醫學、磁浮列車等方面。

貳●正

一、超導介紹

01. 超導的定義

是電阻極小幾乎無電阻超導體。

02. 原理

金屬的導電能溫度的升高而降低,此種現象可以動力學的觀點來

。當金屬受金屬原子核振動增加,阻流動速度。相反地

金屬冷卻近絕零度(0K)時金屬粒子幾乎停止不動,此時價子可以

無阻狀態下流動成無電阻狀態我們稱溫度為該金屬的超導溫度

Superconducting Transition Temperature。在此溫度金屬超導體,金屬

以百分之百的效率傳遞期間並無能量的損失。二)

03. 性質

溫度其超導轉變溫度(稱臨界溫度)[Critical Temperature ; Tc]它具

下兩種特性

A.電阻

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導體,電子通過時導體內原子所構稱結構(晶格)作用,

能量部分傳遞至晶格上形晶格振動而造成損失(),此電阻成因。於金

導體中,晶格與導電電作用溫度而增加其電阻亦隨溫度

而於導體中,溫度升有助更多導電電,此效應大於晶格與導電

子之作用,因而溫度,電阻反而下降。

超導體的導電現象導體。當溫度高於Tc ,超導體

導體或導體之特性,此有電阻;但溫度Tc 以下時,電

結構完全晶格之影響亦即電阻完全消失,此種現象稱為零

(Zero Resistance)

B.

有電有磁,超導體既然那麼於不

的磁特性。超導體在溫度高於Tc ,其外自由穿內部亦即

超導體內部可有磁場存;但溫度Tc超導體內之便排出

內部,成狀態為反(Diamagnetism)。此現象於1933Meissner

稱為Meissner效應。

04.超導的結構

超導可分為傳超導及高溫超導兩種

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A. 超導

金為Tc低。的有HgNb3SnNb-Al-Ge及其中TcNb3Ge

(圖五)

圖五 Nb3Ge結構,其中大NbGe

B.高溫超導體

般為氧化物,且多含銅氧化物,Tc。超導電主要圖六

銅氧平流動,此種於銅氧層上流動的電,使其超導特性傾向於二

性質而與傳超導體的三維性質分(圖六

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、超導的應用

01.磁浮列車

是磁浮列車前使用車,在,有

的方。它不輪行駛是利用電磁量使車身「」起再靠著

的電線型馬達)來行走。其時速可高達300公里

新主角、日、中。

02.基礎科

利用超導裝置可以確測量磁,磁量、電、電、電磁能等

量,力極高超導量幹涉儀可以確測量人的磁、

磁。超導體的大應用是在低研究領域首先應用

器、焊接設備粒子加速器。

03.

能是新型超導體的個銷售市,在計算機上高溫超導材料

一是減少為冷卻約瑟夫森裝置它通過回憶信

傳遞速度改善芯片能。在計算中大規模應用高溫超導

薄膜可以加快計算速度。其速度比硅件快1000

時間數取的電阻

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