為什麽低溫下(xià)的超導態汞會在弱磁(cí)場中失去超導能(néng)力呢?從年(nián)到年,盡管發現的超導體的(de)數目在不(bú)斷增加,但人們還是沒有(yǒu)解決這一問題,一直認為溫度對超導有(yǒu)影響,而磁(cí)場對超導體和理想導體的作用一樣,磁力線可以穿過超導體。
直到年,邁斯納和奧克森(sēn)菲爾德兩位科學家在測定金(jīn)屬錫和鉛在磁場中冷卻到超導溫度(dù)下的內外磁通量分布時,發現了與傳(chuán)統觀念(niàn)不一樣的奇怪現象(xiàng):超(chāo)導體中的磁(cí)感應強度(dù)變為(wéi)零。這就是說,磁力(lì)線不能通過超導體,在超導(dǎo)體中,磁力線全部被“趕”出來了。
超導體的這種性質叫(jiào)做超導(dǎo)體的“完全抗磁性”。超導體的完全抗磁性的現象也被稱之為邁斯納效應。
邁斯納效應表明了,不僅是外加磁場不能進入超導體的內部(bù),而且原來處在(zài)外磁場中(zhōng)的正常態導體,當(dāng)溫度降低使它變為超導(dǎo)體時,也會把超導體內的磁場完(wán)全排除出去。超導(dǎo)體的完全抗磁性為磁浮(fú)現象提供了原動力。這樣,超導體的(de)超導電性除了電阻(zǔ)為零的特(tè)征外,另一(yī)個(gè)特征就是完(wán)全(quán)的抗磁(cí)性。這也(yě)是衡量一(yī)種材料是否是超導體的判據。
邁斯納和奧克森菲爾德關(guān)於磁場對超導體影響的(de)研究,啟發了人們,後來又發現,當外磁場超過某一臨界值時,材料的超導性會被破(pò)壞。原(yuán)來超導金屬和合金在低溫時的超導性,除了極低(dī)溫(wēn)度外,隻有對於一(yī)定磁(cí)場強度範圍內的磁場來說才是合適的。一旦(dàn)外加磁(cí)場強度超過一定限度,超導體就變為(wéi)普通的導體了。
我們都知(zhī)道,一根(gēn)導線當有電流通過時,導線的周圍會產(chǎn)生磁場(chǎng)。當超導體的電流密度達到一定值後,它(tā)在超導(dǎo)體的周圍產生(shēng)的磁(cí)場強度就有可能超過它的臨界磁場(chǎng),從而(ér)破壞超導體的超導狀態。這(zhè)就很好地解釋了昂尼斯用汞金屬超導體來製作強(qiáng)磁體失敗的原因。
由於電流與磁場的“親密”關係,超導體能承擔的電流密度也是有限的,也就是說,超導體容許(xǔ)通過(guò)的電流密度也有一個臨(lín)界值,超(chāo)過這個臨界值,它的超導電性便(biàn)會被破壞。所以說,超導體有三個性能指標。其一(yī)是超導轉變溫度。當超導體低於某一溫度時,便出現完全導電和邁斯納(nà)效應(yīng)等基本(běn)特性。超導材(cái)料轉變溫度愈高愈(yù)好,越(yuè)有利於應用。臨界磁場是(shì)超導體第二個指(zhǐ)標。當T