Главная > Разное > Курс термодинамики (Микрюков В.Е.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

9. Сверхпроводящее состояние металлов

При исследовании сопротивления ряда чистых металлов было обнаружено, что оно при очень низких температурах падает скачком до нуля.

Рис. 40.

Это явление было названо сверхпроводимостью металлов. Каждый обладающий сверхпроводимостью металл имеет свою температуру перехода из нормального в сверхпроводящее состояние. Например, для ртути эта температура равна для свинца - , для олова — для цинка — Температура перехода металла в сверхпроводящее состояние получила название критической температуры и обозначается Исследования сверхпроводников показывают, что другие свойства металлов претерпевают также существенные изменения.

Металл в сверхпроводящем состоянии ведет себя по отношению к магнитному полю несколько иначе, чем в

нормальном состоянии. Если поместить сверхпроводящий металл в магнитное поле, то он выталкивает из себя все магнитные силовые линии.

На рисунке 40 показаны сверхпроводящие шар и цилиндр в магнитном поле. Как видно из рисунка 40, внутри сверхпроводника индукция

Шар производит искажение поля, причем сгущение силовы линий у шара больше всего на экваторе. Бесконечный цилиндр не дает искажений, если его ось совпадает с направлением поля.

Свойство проводника выталкивать из себя магнитные силовые линии внутри проводника) получило название идеального диамагнетизма.

Опыт показывает, что при увеличении магнитного поля, в котором находится сверхпроводник, сверхпроводимость нарушается и проводник переходит в нормальное состояние; при этом поле, проникая внутрь проводника, восстанавливает его сопротивление.

Если поместить сверхпроводящий шар в магнитном поле и постепенно увеличивать его напряженность, то оказывается, что переход из сверхпроводящего состояния в нормальное совершается не скачкообразно, а через промежуточное состояние, причем в металле одновременно будут существовать сверхпроводящее и нормальное состояния. Для шара переход из сверхпроводящего состояния в промежуточное начинается в тот момент, когда значение напряженности внешнего магнитного поля достигнет Сверхпроводящее состояние полностью исчезает, когда напряженность внешнего поля становится равным Поле получило название критического поля.

На рисунке 41, где показана зависимость поля в шаре от величины внешнего магнитного поля, видны три прямолинейных участка ломаной линии, которые соответствуют трем состояниям: сверхпроводящему, промежуточному и нормальному. Если расположить бесконечный цилиндр вдоль магнитного поля, то переход сверхпроводника в нормальное состояние происходит без промежуточного состояния (рис. 42).

Рис. 41.

Теория промежуточного состояния была дана Ландау, который считает, что при внешнем магнитном поле, равном поле на экваторе (рис. 40) достигает критического значения, силовые линии проникают внутрь шара, и во всей толще шара,

примерно на равных расстояниях, возникают тонкие слои нормальной фазы. При дальнейшем увеличении внешнего магнитного поля они будут утолщаться за счет сверхпроводящих слоев. Магнитное поле в шаре в промежуточном состоянии будет равняться либо в нормальных слоях, либо нулю в сверхпроводящих слоях. Линия на рисунке 41, соответствующая промежуточному состоянию, представляет изменение среднего значения магнитного поля внутри шара при переходе из одного состояния в другое.

Рис. 42

Экспериментальные исследования структуры промежуточного состояния сверхпроводников были выполнены А. И. Шальниковым, подтвердившим своими тщательными работами теорию Ландау о существовании слоистой структуры промежуточного состояния сверхпроводников.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление