物理小哥哥实验（跟胖哥学物理超导体）

导体与温度有关系，绝大多数导体随着温度升高，电阻会增大同样，随着温度减小，电阻会减小当温度达到足够低时，电阻变为零的现象，叫做超导现象这个现场是1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98时，汞的电阻突然消失后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，H·卡茂林·昂内斯称之为超导态昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖，我来为大家讲解一下关于物理小哥哥实验?跟着小编一起来看一看吧!

物理小哥哥实验

导体与温度有关系，绝大多数导体随着温度升高，电阻会增大。同样，随着温度减小，电阻会减小。当温度达到足够低时，电阻变为零的现象，叫做超导现象。这个现场是1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98时，汞的电阻突然消失。后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，H·卡茂林·昂内斯称之为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。

人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。

为什么会出现超导现象呢?我们还是以金属为例，从原子结构来分析产生的原因。

当物质进入超导状态时，由于温度很低，核外电子绕核运动的速度很慢，电子绕核运动产生的磁场很弱，这时原子核产生的磁场与电子绕核运动产生的磁场在原子的边沿上相互抵消，几乎为零，电子在零磁场中运动就不会受到洛仑兹力的作用，因此电阻为零。并且相邻原子之间因电子绕核运动产生的磁引力消失了，在原子核产生的磁场的作用下，相邻原子中的电子转变成了同向绕核运动，使得最外层电子很容易从一个原子移动到另一个原子。

在原子之间失去了电子绕核运动产生的磁引力的情况下，原子之间的作用力变得很小，使得原子很容易发生转动，原子核发生了磁极同向排列。在原子核磁极发生同向排列的情况下，这时电子绕核运动的方向变得相同了，电子从一个原子到另一个原子不需要改变运动方向，电子的移动路线是直线，并且又是在零磁场中运动，所以没有阻力故没有电阻。简而言之就是低温使杂乱无章的原子或原子核排列整齐 从而减小自由电子运动的阻力 即电阻 使电阻为零。

超导体有哪些性质呢? 超导体具有三个基本特性：完全电导性、完全抗磁性、通量量子化，我们从人类人生超导体历史来看：

1、完全导电性

1911年荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。以后又发现许多其他金属也具有超导电性。

2、完全抗磁性

1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。

3、通量量子化

通量量子化又称约瑟夫森效应，指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时，电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象，即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。

约瑟夫森效应分为直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。直流约瑟夫森效应指电子对可以通过绝缘层形成超导电流。交流约瑟夫森效应指当外加直流电压达到一定程度时，除存在直流超导电流外，还存在交流电流，将超导体放在磁场中，磁场透入绝缘层，超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。

因此，超导体有着广泛的应用。超导体可以用于信息通信、强稳恒磁场、工业加工、无损耗输电、生物医学、磁悬浮运输和航空航天等领域。

超导体在低温下可以实现稳定的零电阻超导态，这意味着超导线圈可以通过较大的电流而无焦耳热的产生。一方面，我们可以采用超导输电线进行远距离输电，从而大大降低输电过程的损失。目前采用铜或铝导线的输电损耗约为15%，我国每年的输电损耗就达一千亿度左右，如果采用超导输电线就可以节省相当于数十个发电厂的电力。采用超导输电还可以简化变压器、电动机和发电机等热绝缘并保证输电的稳定性，提高输电的安全性。鉴于超导体的零电阻和高电流传输密度的特性，美国计划采用超导电缆将三大电网（东部电网，西部电网和德克萨斯电网）之间实现有效互联。

另一方面，如果给闭合超导线圈通上电流，就可以维持较强的稳恒磁场，这便是超导磁体。常规稳恒磁体要实现强磁场就必须采用非常粗的铜导线，并将其泡在水中冷却，这使得磁体体积特别庞大，而且必须持续不断地通上电流，消耗更多的电能。相比之下，超导磁体具有体积小、稳定度高、耗能少等多种优势。正因如此，在生物学研究和临床医学上采用的高分辨核磁共振成像技术大都是采用超导磁体；在科学研究中一些物性测量系统的稳恒磁体也是采用超导材料制成的，一些大型粒子加速器的加速线圈也常采用超导磁体，例如欧洲大型强子加速器LHC的加速磁体和探测器都采用了超导磁体；作为未来能源问题突破口之一的磁约束受控核聚变（人工托克马克），超导技术更将发挥不可替代的作用；跟常导磁悬浮技术相比，采用超导磁悬浮技术的磁悬浮列车将更为高速、稳定和安全。这是因为超导体内杂质和缺陷对进入体内的部分磁通线具有钉扎作用，因此它在因抗磁性而产生磁悬浮效应的同时，还能够磁约束住悬浮着的磁体，一旦磁体远离超导体，超导体还会将磁体“拉住”，因此超导磁悬浮物体运动过程是十分稳定的，一些演示用的超导磁悬浮小车甚至能够侧贴甚至倒挂在超导导轨上运动。另外，超导体一旦失去超导电性进入正常态，完全抗磁性将立刻消失，无摩擦的超导磁悬浮铁轨将恢复成有摩擦的正常铁轨，这对于紧急情况下列车制动非常有效。除了超导输电和超导磁体这两种强电应用外，利用超导转变时的电阻变化，还可以研制超导限流器，用以维护电网的安全。

因为一般来说，导体温度要降低到足够低时才会电阻变为零。我们知道，温度有三种表示方法：摄氏温度、华氏温度和热力学温度。在自然界，我们把自然界最低温度-273.15叫做绝对零度，称为0K，用T表示T=273.15 t。

人类一种在寻找超高温超导体，这是一门新型材料科学。1986年柏诺兹和缪勒发现了35K超导的鑭钡铜氧体系。这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土钡铜氧化物超导体的发现。通过元素替换，1987年初美国吴茂昆（朱经武）等和我国物理所赵忠贤等宣布了90K钇钡铜氧超导体的发现，第一次实现了液氮温度（77K）这个温度壁垒的突破。柏诺兹和缪勒也因为他们的开创性工作而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。

2004年1月29日，美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组提出一种新的物质形态——费米子凝聚态，并预言它将帮助人类做出下一代超导体。2006年，日本东京工业大学细野秀雄教授合成以铁为超导主体的化合物LaFeOP，开创了对铁基超导体的研究。2012年9月，德国莱比锡大学发现石墨颗粒能在室温下表现出超导性。

最近印度科学院固体物理和结构化学系的 Anshu Pandey 教授和他的博士生 DevKumar。他们在发表的学术论文中表示，他们获得了一种由金和银构成的纳米级复合材料可以在常温常压下实现超导。印度的国人和科学家难掩兴奋。但是这篇论文却造到科学大咖们质疑，指出印度科学家论文中的两组相互独立的关键数据竟出现完全一样的随机测量误差，不过，我们期望得到更多实验室结果，毕竟10-4欧姆，但不是零。

同学们，努力学习吧，希望在你们手里发现常温下超导体，从而让中国物理学诺贝尔奖在你们手里现实零的突破!

2018年10月13日于宜昌市西陵峡口润新楼