2025年高考生活物理：超導(dǎo)世界的奧秘

　　超導(dǎo)世界的奧秘

　　在電能傳輸過程中，由于導(dǎo)線電阻的存在，都要產(chǎn)生熱效應(yīng)，白白地消耗了電能，還會給機(jī)器、設(shè)備造成損害，科學(xué)愛為此傷透了腦筋，千方百計(jì)地探索電阻很小甚至為零的導(dǎo)體輸送電能。在人類以自己的智慧和勞動踏入從未進(jìn)入的低溫奇異世界時(shí)，1911年科學(xué)愛發(fā)現(xiàn)在4.2K附近，水銀的電阻消失了，這就是通常所說的超導(dǎo)現(xiàn)象。這時(shí)水銀進(jìn)入了一種新的狀態(tài)，電阻變?yōu)榱悖�這種特殊的導(dǎo)電性質(zhì)的物質(zhì)狀態(tài)，科學(xué)愛稱為超導(dǎo)態(tài)。從此揭開了研究超導(dǎo)的第一頁。超導(dǎo)現(xiàn)象這一偉大發(fā)現(xiàn)，促使人們挖掘物質(zhì)世界中超導(dǎo)電性所隱藏的最神秘的寶藏。

　　具有超導(dǎo)電性的物質(zhì)叫超導(dǎo)體，超導(dǎo)體電阻突然變?yōu)榱愕臏囟冉谐瑢?dǎo)臨界溫度至今已發(fā)現(xiàn)有28種元素、幾千種合金和化合物是超導(dǎo)體。超導(dǎo)體進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，不僅其內(nèi)的電阻為零，而且體內(nèi)的磁場也為零，表現(xiàn)出完全的抗磁性。請看一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：把由三條銅腿支撐著的鉛碗浸入液氦中，這時(shí)溫度為4K，鉛進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，當(dāng)永久磁棒靠近鉛碗表面時(shí)，奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了，磁棒懸空漂浮在碗的上面。這是由于鉛碗的完全抗磁性產(chǎn)生了足夠大的排斥力，與磁棒受到的重力相平衡的緣故。

　　長期以來，人們發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體只能低溫液氦區(qū)（4K左右）工作，這就需要許多低溫設(shè)備和技術(shù)，費(fèi)用很高且不方便，因而限制了超導(dǎo)體的應(yīng)用。60年代開始，人們一直在探索把超導(dǎo)臨界溫度提高到液氮溫區(qū)（77K）以上的辦法，這就是高溫超導(dǎo)研究。1986年高溫超導(dǎo)研究取得了突破性的發(fā)展，科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)了許多高溫超導(dǎo)物質(zhì)。現(xiàn)在高溫超導(dǎo)體的臨界溫度已達(dá)到130K左右，使超導(dǎo)體已走出了液氦的陰影，為人類挖掘超導(dǎo)電性所隱藏的寶藏開辟了廣闊的前景。

　　現(xiàn)在超導(dǎo)的應(yīng)用已闖入許多重要領(lǐng)域，如超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)加速器、超導(dǎo)電動機(jī)等。但超導(dǎo)的廣泛應(yīng)用還要克服許多障礙，超導(dǎo)世界的奧秘有待進(jìn)一步揭示。有位超導(dǎo)專家說過："如果在常溫下，例如300K左右能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電現(xiàn)象，則將使現(xiàn)代文明的一切技術(shù)發(fā)生變化"科學(xué)家正在超導(dǎo)世界中探索性能更好的高溫超導(dǎo)材料，研究高溫超導(dǎo)在技術(shù)上的應(yīng)用。可以預(yù)見，超導(dǎo)獎在能源、通信、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療、交通各個(gè)領(lǐng)域中大顯身手，為人類造福。

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