1、超導(dǎo)極其應(yīng)用【教課目標(biāo)】1、知道什么是超導(dǎo)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)有關(guān)名詞2、認(rèn)識(shí)超導(dǎo)的歷史，知道一些重要的物理事件3、知道超導(dǎo)的應(yīng)用，激發(fā)勇于探究前沿科技的精神【教課要點(diǎn)】超導(dǎo)現(xiàn)象和應(yīng)用【教課難點(diǎn)】轉(zhuǎn)變溫度TC和資料的必定聯(lián)系【教具】投影儀【教課過(guò)程】從導(dǎo)電性的角度，我們把資料分為導(dǎo)體、絕緣體，還有半導(dǎo)體。那么，還有沒(méi)有導(dǎo)電性更加奇異的資料呢？、復(fù)習(xí)引入金屬導(dǎo)體的電阻率一般都會(huì)跟著溫度的高升而高升，跟著溫度的降低而降低，當(dāng)溫度降到足夠低的時(shí)候，情況會(huì)如何呢？前面我們從理論的角度解說(shuō)電阻定律時(shí)以前說(shuō)過(guò)，促進(jìn)電子定向挪動(dòng)的要素是什么？學(xué)生：電場(chǎng)力。限制電子定向挪動(dòng)的微觀要素是什么？學(xué)生：電子的熱運(yùn)動(dòng)。那么我們

2、是否是能夠這樣以為，當(dāng)溫度足夠低，熱運(yùn)動(dòng)很輕微的時(shí)候，電子遇到的阻擋作用會(huì)特別特別小呢？下邊大家從事實(shí)的角度、歷史的角度、資料的角度，還有應(yīng)用的角度閱讀一下教材P156157的內(nèi)容，閱讀完成后，請(qǐng)同學(xué)們作有關(guān)的總結(jié)學(xué)生閱讀學(xué)生總結(jié)一、超導(dǎo)現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象：大部分金屬在溫度降到某一數(shù)值時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)電阻忽然降為零的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，用TC表示。兩種種類的超導(dǎo)體：a、慣例金屬超導(dǎo)體；b、合金超導(dǎo)體，有兩各轉(zhuǎn)變溫度，并且在兩個(gè)轉(zhuǎn)變溫度之間，磁效應(yīng)和電效應(yīng)會(huì)出現(xiàn)“不一致”的情況。二、超導(dǎo)的歷史年份科學(xué)家資料1911（荷）昂尼斯汞轉(zhuǎn)變溫度4.2KTCS）之間用至1986上半年23K

3、1986年7月鑭鋇銅氧化物35K1987年2月美、中釔鋇銅氧化物90K1992年初125K*三、超導(dǎo)的有關(guān)研究1、邁斯納效應(yīng)把溫度TTc的超導(dǎo)體放入磁感覺(jué)強(qiáng)度為B0BC的外磁場(chǎng)中，超導(dǎo)體內(nèi)部的磁應(yīng)強(qiáng)度等于0；假如是在TTc時(shí)，加B0BC的外磁場(chǎng)，再降溫到TC以下時(shí)，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感覺(jué)強(qiáng)度B也變?yōu)?，即磁場(chǎng)被“排斥”出超導(dǎo)體外這表示超導(dǎo)體是“完整抗磁體”，超導(dǎo)體的完整抗磁效應(yīng)是邁斯納和奧森費(fèi)爾德在1933年發(fā)現(xiàn)的，此刻稱為邁斯納效應(yīng)。2、約瑟夫森效應(yīng)（超導(dǎo)地道效應(yīng)）1962年，英國(guó)劍橋大學(xué)的研究生約瑟夫森從理論上預(yù)知：當(dāng)兩塊超導(dǎo)體（0很?。?030A）的氧化物絕緣層（I）分開(kāi)，形成SIS構(gòu)造，將出

4、現(xiàn)量子地道效應(yīng)這種構(gòu)造稱為地道結(jié)，即便在結(jié)的兩頭電壓為0時(shí)，也能夠存在超導(dǎo)電流這類超導(dǎo)地道效應(yīng)此刻稱為約瑟夫森效應(yīng)約瑟夫森從結(jié)論上證明超導(dǎo)地道結(jié)的一些奇異性質(zhì)比如，當(dāng)兩頭電壓V不等于0時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)高頻振蕩的超導(dǎo)電流，它的頻次知足關(guān)系式f=4neVh此中e為基本電荷，h為普朗克恒量這時(shí)地道結(jié)仿佛一根能輻射電磁波的天線；反之，當(dāng)頻為f1的外界電磁波輻射到結(jié)上時(shí)，它的能量會(huì)被結(jié)汲取，進(jìn)而在直流I-V曲線上惹起一系列電流臺(tái)階，如右圖所示，此中第n個(gè)臺(tái)階處的電壓知足關(guān)系式Vn=nhf14e約瑟夫森的預(yù)知不久就被實(shí)考證明，這為一門新學(xué)科超導(dǎo)電子學(xué)確立了基礎(chǔ)，他所以而獲取1973年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)3、同位素

5、效應(yīng)1950年，麥克斯韋和雷諾等人用實(shí)考證明，臨界溫度T與樣品的同位素質(zhì)量M有關(guān)，C1M越大，TC越低，其關(guān)系能夠用近似公式M2TC=常數(shù)來(lái)表示，這說(shuō)明超導(dǎo)現(xiàn)象的形成與原子核的質(zhì)量有關(guān)。4、超導(dǎo)體比熱在臨界溫度的不連續(xù)性實(shí)驗(yàn)表示，超導(dǎo)體在臨界溫度TC時(shí)，比熱發(fā)生不連續(xù)的變化，超導(dǎo)態(tài)的比熱大于正常態(tài)的比熱，但從正常相變?yōu)槌瑢?dǎo)相時(shí)，沒(méi)有汲取或放出潛熱，這稱為第二類相變。四、超導(dǎo)的應(yīng)用1、優(yōu)勝的超導(dǎo)電機(jī)一般發(fā)電機(jī)組中的資料載流量十分有限，因?yàn)殡娐分杏须娮瑁傄l(fā)熱，所以既不經(jīng)濟(jì)又不安全。用超導(dǎo)體系造電機(jī)，完整不發(fā)熱，能夠提高載流量，據(jù)專家計(jì)算，用超導(dǎo)體系作電機(jī)，功率能夠提高幾十倍。2、省電的超導(dǎo)電路

6、一般的電路因?yàn)檩旊娋€的耗能嚴(yán)重，一定經(jīng)過(guò)升壓、降壓的程序，并且也不行能作到完整不消耗。超導(dǎo)體導(dǎo)線則能完整解決這個(gè)問(wèn)題。3、精細(xì)的超導(dǎo)儀器一些精細(xì)的儀器，如核磁共振儀、電子顯微鏡等對(duì)磁場(chǎng)有特別嚴(yán)格的要求（強(qiáng)度要高、穩(wěn)固性要高、磁感線散布要理想，有時(shí)還要求很大的尺寸），一般的資料很難達(dá)到要求，超導(dǎo)則能解決這個(gè)問(wèn)題。4、神速的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)把超導(dǎo)體應(yīng)用于計(jì)算機(jī)將會(huì)迎來(lái)科學(xué)史上的一次重要革命。理論研究表示：應(yīng)用約瑟夫森效應(yīng)制成超導(dǎo)器件，其開(kāi)關(guān)速度能夠比目前使用的半導(dǎo)體集成電路快十幾二十幾倍，并且它耗費(fèi)的電能只有此刻一般計(jì)算機(jī)的1%。5、超導(dǎo)磁懸浮列車在超導(dǎo)磁懸浮列車的研究中走在最前列十天本。1962年，日

7、本著手設(shè)計(jì)磁懸浮列車，但當(dāng)時(shí)是利用正常導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)速達(dá)到307.8km/h，1997年，日本又試制了超導(dǎo)磁懸浮列車，要點(diǎn)部分是由兩組超導(dǎo)電磁鐵組成的，它們能供給極強(qiáng)的磁場(chǎng)，使列車的速度達(dá)到500km/h。四、小結(jié)本節(jié)講了超導(dǎo)的觀點(diǎn)、名詞，有關(guān)的物理學(xué)史，展望了超導(dǎo)的應(yīng)用遠(yuǎn)景。值得注意的是，超導(dǎo)是一門前沿科學(xué)，還不是很成熟。大家經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)也看到了，超導(dǎo)要真實(shí)走上家產(chǎn)化，道路還比較漫長(zhǎng)，所以還有待我們存儲(chǔ)實(shí)力、挑戰(zhàn)未來(lái)。希望同學(xué)們建立遠(yuǎn)大理想，爭(zhēng)取能夠在不久的未來(lái)改寫歷史。五、作業(yè)部署閱讀教材；上網(wǎng)查問(wèn)有關(guān)超導(dǎo)的內(nèi)容；學(xué)海導(dǎo)航物理（下）P78“穩(wěn)固提高”A組，做在書上【板書設(shè)計(jì)】見(jiàn)帶框字符，即是板書計(jì)劃?！窘毯蟾小俊鹃喿x】磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)體的影響磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)體的影響與超導(dǎo)體的資料有關(guān)1）外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超出必定值時(shí)，能夠損壞超導(dǎo)電性損壞超導(dǎo)體所需的最小磁場(chǎng)叫臨界磁場(chǎng)其磁感覺(jué)強(qiáng)度用BC表示，用BC0表示絕對(duì)零度時(shí)的臨界磁場(chǎng)，則大部分金屬超導(dǎo)體的臨界磁場(chǎng)BC與溫度T的近似關(guān)系是：3）磁致超導(dǎo)性1962年，物理理論家V