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從導(dǎo)電性的角度，我們把材料分為導(dǎo)體、絕緣體，還有半導(dǎo)體。那么，還有沒有導(dǎo)電性更為奇特的材料呢？

§14~3 超導(dǎo)極其應(yīng)用

【目的】
1、知道什么是超導(dǎo)現(xiàn)象，了解相關(guān)名詞
2、了解超導(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)勇于探索前沿科技的精神
【重點(diǎn)】
超導(dǎo)現(xiàn)象和應(yīng)用
【教學(xué)難點(diǎn)】
轉(zhuǎn)變溫度TC和材料的必然聯(lián)系
【教具】
投影儀
【教學(xué)過程】
○、復(fù)習(xí)＆引入
金屬導(dǎo)體的電阻率一般都會隨著溫度的升高而升高，隨著溫度的降低而降低，當(dāng)溫度降到足夠低的時候，情形會怎樣呢？
前面我們從理論的角度解釋電阻定律時曾經(jīng)說過，促使電子定向移動的因素是什么？——☆學(xué)生：電場力。制約電子定向移動的微觀因素是什么？——☆學(xué)生：電子的熱運(yùn)動。
那么我們是不是可以這樣認(rèn)為，當(dāng)溫度足夠低，熱運(yùn)動很微弱的時候，電子受到的阻礙作用會非常非常小呢？
下面大家從事實(shí)的角度、歷史的角度、材料的角度，還有應(yīng)用的角度閱讀一下教材P156~157的內(nèi)容，閱讀完畢后，請同學(xué)們作相關(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：大多數(shù)金屬在溫度降到某一數(shù)值時，都會出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象
轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由常態(tài)轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)狀態(tài)的溫度，用TC表示。
*兩種類型的超導(dǎo)體：a、常規(guī)金屬超導(dǎo)體；b、合金超導(dǎo)體，有兩各轉(zhuǎn)變溫度，而且在兩個轉(zhuǎn)變溫度之間，磁效應(yīng)和電效應(yīng)會出現(xiàn)“不一致”的情形。
二、超導(dǎo)的歷史
年份科學(xué)家材料轉(zhuǎn)變溫度TC
1911（荷）昂尼斯汞4.2K
至1986上半年23K
1986年7月鑭鋇銅氧化物35K
1987年2月美、中釔鋇銅氧化物90K
1992年初125K
*三、超導(dǎo)的相關(guān)研究
1、邁斯納效應(yīng)
把溫度T < Tc的超導(dǎo)體放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B02、約瑟夫森效應(yīng)（超導(dǎo)隧道效應(yīng)）
1962年，英國劍橋大學(xué)的研究生約瑟夫森從理論上預(yù)言：當(dāng)兩塊超導(dǎo)體（S）之間用很薄（10~30 ）的氧化物絕緣層（I）隔開，形成S－I－S結(jié)構(gòu)，將出現(xiàn)量子隧道效應(yīng)．這種結(jié)構(gòu)稱為隧道結(jié)，即使在結(jié)的兩端電壓為0時，也可以存在超導(dǎo)電流．這種超導(dǎo)隧道效應(yīng)現(xiàn)在稱為約瑟夫森效應(yīng)．約瑟夫森從結(jié)論上證明超導(dǎo)隧道結(jié)的一些奇特性質(zhì)．例如，當(dāng)兩端電壓V不等于0時，會出現(xiàn)一個高頻振蕩的超導(dǎo)電流，它的頻率f滿足關(guān)系式
f = V
其中e為基本電荷，h為普朗克恒量．這時隧道結(jié)好像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，它的能量會被結(jié)吸收，從而在直流I-V 曲線上引起一系列電流臺階，如右圖所示，其中第n個臺階處的電壓滿足關(guān)系式．
Vn = f1
　　約瑟夫森的預(yù)言不久就被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這為一門新學(xué)科 超導(dǎo)電子學(xué)奠定了基礎(chǔ)，他因此而獲得1973年諾貝爾物理學(xué)獎．
3、同位素效應(yīng)
1950年，麥克斯韋和雷諾等人用實(shí)驗(yàn)證明，臨界溫度TC與樣品的同位素質(zhì)量M 有關(guān)，M 越大，TC 越低，其關(guān)系可以用近似公式 TC = 常數(shù)來表示，這說明超導(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)表明，超導(dǎo)體在臨界溫度TC時，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，沒有吸收或放出潛熱，這稱為第二類相變。
四、超導(dǎo)的應(yīng)用
1、優(yōu)越的超導(dǎo)電機(jī)
普通發(fā)電機(jī)組中的材料載流量十分有限，由于電路中有電阻，總要發(fā)熱，因此既不經(jīng)濟(jì)又不安全。用超導(dǎo)體制造電機(jī)，完全不發(fā)熱，可以提高載流量，據(jù)專家計算，用超導(dǎo)體制作電機(jī)，功率可以提高幾十倍。
2、省電的超導(dǎo)電路
普通的電路由于輸電線的耗能嚴(yán)重，必須經(jīng)過升壓、降壓的程序，而且也不可能作到完全不損耗。超導(dǎo)體導(dǎo)線則能完全解決這個問題。
3、精密的超導(dǎo)儀器
一些精密的儀器，如核磁共振儀、電子顯微鏡等對磁場有非常嚴(yán)格的要求（強(qiáng)度要高、穩(wěn)定性要高、磁感線分布要理想，有時還要求很大的尺寸），普通的材料很難達(dá)到要求，超導(dǎo)則能解決這個問題。
4、神速的超導(dǎo)計算機(jī)
把超導(dǎo)體應(yīng)用于計算機(jī)將會迎來科學(xué)史上的一次重大革命。理論研究表明：應(yīng)用約瑟夫森效應(yīng)制成超導(dǎo)器件，其開關(guān)速度可以比當(dāng)前使用的半導(dǎo)體集成電路快十幾~二十幾倍，而且它消耗的電能只有現(xiàn)在普通計算機(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日本。1962年，日本著手設(shè)計磁懸浮列車，但當(dāng)時是利用正常導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場時速達(dá)到307.8km/h ，1997年，日本又試制了超導(dǎo)磁懸浮列車，關(guān)鍵部分是由兩組超導(dǎo)電磁鐵構(gòu)成的，它們能提供極強(qiáng)的磁場，使列車的速度達(dá)到500km/h 。
四、小結(jié)
本節(jié)講了超導(dǎo)的概念、名詞，相關(guān)的物理學(xué)史，展望了超導(dǎo)的應(yīng)用前景。值得注意的是，超導(dǎo)是一門前沿科學(xué)，還不是很成熟。大家通過學(xué)習(xí)也看到了，超導(dǎo)要真正走上產(chǎn)業(yè)化，道路還比較漫長，所以還有待我們積蓄實(shí)力、挑戰(zhàn)未來。希望同學(xué)們樹立遠(yuǎn)大志向，爭取能夠在不久的將來改寫歷史。
五、作業(yè)布置
閱讀教材；
上網(wǎng)查詢有關(guān)超導(dǎo)的內(nèi)容；
《學(xué)海導(dǎo)航——物理（下）》P7~8“鞏固提升”A組，做在書上
【板書設(shè)計】
見帶框字符，即是板書計劃。
【教后感】

【閱讀】
◎磁場對超導(dǎo)體的影響◎
磁場對超導(dǎo)體的影響與超導(dǎo)體的材料有關(guān)．
（1）外加磁場強(qiáng)度超過一定值時，可以破壞超導(dǎo)電性．破壞超導(dǎo)體所需的最小磁場叫臨界磁場．其磁感應(yīng)強(qiáng)度用BC表示，用BC0表示絕對零度時的臨界磁場，則大多數(shù)金屬超導(dǎo)體的臨界磁場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?Jacarino和M?Petar預(yù)言，可能在某些物質(zhì)中會發(fā)生與外磁場破壞超導(dǎo)性相反的情形，用磁場可誘發(fā)超導(dǎo)狀態(tài)．二十年后，日內(nèi)瓦大學(xué)的Fischer和他的同事們用銪化合物制造出一系列磁致超導(dǎo)體，他們所得到的材料的性質(zhì)，與理論預(yù)言精確地符合。

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