超導(dǎo)體
1911年,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn),水銀的電阻并不像預(yù)料的那樣隨溫度降低逐漸減小,而是當(dāng)溫度降到-268.98℃附近時(shí),水銀的電阻突然降到零。某些金屬、合金和化合物,在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時(shí),它們的電阻突然減小到無法測量的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象,能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。昂尼斯由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎。
超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為這種物質(zhì)的轉(zhuǎn)變溫度(或臨界溫度)TC。物質(zhì)的溫度低于它的臨界溫度,這種物質(zhì)才會有超導(dǎo)性。根據(jù)臨界溫度的不同,超導(dǎo)材料可以被分為:高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。但這里所說的“高溫”只是相對的,其實(shí)仍然遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)0℃,對常溫來說也是極低的溫度。
超導(dǎo)材料具有損耗低、能自動觸發(fā)、可多次動作等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種限流器中,用于構(gòu)造低損耗線圈?;诔瑢?dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)/正常態(tài)(S/N)轉(zhuǎn)換特性,即溫度、電流、磁場低于臨界值時(shí)為超導(dǎo)態(tài),任何一個(gè)參數(shù)超過臨界值后自動恢復(fù)到非超導(dǎo)態(tài)。
人們利用超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換特性制造出電阻型直流超導(dǎo)限流器,它的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,由一個(gè)超導(dǎo)線圈和分流電阻并聯(lián)組成。正常狀態(tài)下超導(dǎo)線圈處于超導(dǎo)狀態(tài),幾乎沒有電阻。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)電流增大到超過超導(dǎo)線圈的臨界電流,從而呈現(xiàn)出電阻,限制了故障電流的大小。分流電阻用于保護(hù)超導(dǎo)線圈,避免其過熱損壞。
除限流器外,超導(dǎo)體在磁懸浮列車、量子應(yīng)用、可控核聚變等重要領(lǐng)域都有著巨大的發(fā)展空間。
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