›
›

Bài giảng Cơ sở vật lý chất rắn - Bài 9: Siêu dẫn - Lê Khắc Bình

Download
Baøi 9  
Nhöõng döï ñoaùn lyù thuyeát veà ñieän trôû  
cuûa kim loaïi ôû nhieät ñoä thaáp  
ôû ñaàu theá kyû 20  
Kelvin (1824-1907):  
Electron bò ñoâng cöùng  
vaø ñieän trôû taêng leân  
Kim loaïi  
tinh khieát  
Nhieät ñoä  
Heike Kamerlingh Onnes  
(1853-1926)  
Ñieän trôû giaûm xuoáng 0  
• 1908 – hoùa loûng helium (~4 K)  
• 1911- nghieân cöùu ñieän trôû cuûa Hg ôû nhieät ñoä  
thaáp vaø phaùt hieän hieän töôïng sieâu daãn  
• 1913 – giaûi thöôûng Nobel veà Vaät lyù  
Sieâu daãn  
â ã  
Söï daãn ñieän hoaøn haûo  
Kamerlingh Onnes, 1911  
“Door meten tot weten”  
(“Töø ño ñaïc ñeán kieán thöùc”)  
R(T) ôû nhieät ñoä thaáp  
û ä ä á  
Thöïc nghieäm  
Nhieät ñoä (K)  
Sieâu daãn coù 3 thoâng soá tôùi haïn :  
o Nhieät ñoä tôùi haïn , Tc  
o Töø tröôøng tôùi haïn, Hc  
o Maät ñoä doøng tôùi haïn, Jc.  
Muoán ôû trong traïng thaùi sieâu daãn  
khoâng ñöôïc vöôït qua 3 giôùi haïn ñoù  
Chaát sieâu daãn laø moät chaát daãn ñieän hoaøn haûo : ñieän trôû cuûa noù  
thöïc teá baèng 0 ( chöù khoâng phaûi raát nhoû ). Ngay vôùi caùc pheùp  
ño chính xaùc nhaát cuõng khoâng theå phaùt hieän ñieän trôû dö trong  
chaát sieâu daãn.  
Moät khi coù doøng chaïy trong trong voøng daây sieâu daãn kín, doøng  
ñieän ñöôïc duy trì chöøng naøo daây coøn ñöôïc giöõ ôû nhieät ñoä thaáp.  
Doøng ñieän döøng chaïy trong daây maø khoâng bò maát maùt do ñieän  
trôû ñöôïc goïi laø doøng dö ( persistent current).  
Ngöôøi ta ñaõ quan saùt ñöôïc caùc doøng dö duy trì trong nhieàu naêm  
maø khoâng heà giaûm cöøông ñoä.  
Tính toaùn lyù thuyeát cho thaáy thôøi gian giaûm vaøo khoaûng  
4.107  
naêm !  
10  
Doøng dö trong voøng coù theå xuaát hieän baèng caùch haï nhieät ñoä  
trong töø tröôøng ngoaøi.  
Haï nhieät ñoä T<Tc . Ngaét  
Ñaët voøng daây sieâu daãn ôû T  
töø tröôøng, trong voøng xuaát  
> Tc trong töø tröôøng ngoaøi  
hieän doøng caûm öùng ( doøng  
sieâu daãn ). Doøng dö naøy  
coù theå toàn taïi voâ cuøng laâu.  
Hieäu öùng Meissner  
° 1933 – Walther Meissner  
vaø Robert Ochsenfeld  
° T < Tc: töø tröôøng ngoaøi  
hoaøn toaøn bò ñaåy ra khoûi töø  
phaàn trong cuûa chaát sieâu daãn  
do söï xuaát hieän cuûa caùc doøng  
beà maët  
° Chaát sieâu daãn laø chaát  
nghòch töø lyù töôûng χ = -1  
Caùc doøng I xuaát hieän trieät tieâu B.  
I x B treân chaát SD taïo ra löïc ñaåy.  
Hieäu öùng Meissner  
• Töø tröôøng maïnh coù theå phaù  
huûy traïng thaùi sieâu daãn  
Nam chaâm  
Chaát sieâu daãn  
Ñaët nam chaâm leân moät chaát coù tính sieâu  
daãn. Haï nhieät ñoä T < Tc nam chaâm bò ñaåy  
vaø lô löûng treân chaát sieâu daãn.  
Hki cho nhieät ñoä taêng, maãu maát tính sieâu  
daãn vaø nam chaâm rôi xuoáng  
• Hai loaïi chaát sieâu daãn :  
Kim loaïi  
khoâng sieâu  
daãn  
Loaïi I ( caùc chaát daãn ñieän meàm )  
: kim loaïi thuaàn  
§ Ñöôïc phaùt hieän ñaàu tieân vaø caàn  
nhieät ñoä raát thaáp ñeå trôû thaønh sieâu  
daãn  
§ Caùc chaát sieâu daãn loaïi I toàn taïi  
döôùi 2 traïng thaùi : bình thöôøng vaø  
sieâu daãn  
Chaát sieâu daãn  
§ Caùc chaát sieâu daãn phuï thuoäc nhieät  
ñoä  
Nhieät ñoä  
• Chaát daãn ñieän bình thöôøng :  
§ Caùc chaát sieâu daãn laø caùc chaát  
ρ = ρ0 ôû T= 0 K  
• Caùc chaát sieâu daãn :  
ρ = 0 ôû T< Tc  
nghòch töø lyù töôûng.  
§ Nhöõng chaát daãn ñieän toát nhaát  
(cu,Ag,Au) khoâng coù tính sieâu daãn  
(traïng thaùi sieâu daãn)  
Chaát sieâu daãn loaïi I  
§ Traïng thaùi sieâu daãn  
§ Hai ñieàu kieän:  
1. Ñieän trôû = 0  
T < Tc  
H < Hc  
–
2. Hieäu öùng Meissner  
H
Traïng thaùi  
bình thöôøng  
Hc  
Traïng thaùi sieâu daãn  
Tc  
Nhieät ñoä tôùi haïn Tc cuûa moät soá chaát sieâu daãn.  
Tc ( K )  
Nguyeân toá  
1,19  
0,546  
1,09  
9,46  
3,40  
3,722  
0,66  
0,012  
4,153  
7,18  
Nhoâm  
Keõm  
Gallium  
Niobium  
Indium  
Thieác  
Osmium  
Tungsten  
Hg  
Chì  
Nhieät ñoä tôùi haïn T ( Kelvin )  
ä ä ù ï  
c
Nhieät ñoä tôùi haïn cuûa caùc chaát sieâu daãn  
Tc < 30 K  
Caùc chaát sieâu daãn truyeàn thoáng  
Töø tröôøng tôùi haïn cuûa caùc chaát sieâu  
daãn  
Töø tröôøng maïnh nhaát maø moät chaát coøn duy trì ñöôïc tính sieâu daãn  
ñöôïc goïi laø töø tröôøng tôùi haïn Bc.  
Cöôøng ñoä cuûa töø tröôøng tôùi haïn laø moät haøm cuûa nhieät ñoä. Bc  
cöïc ñaïi ôû 0 K.  
Nhieät ñoä (K)  
Cöôøng ñoä töø tröôøng tôùi haïn Bc ( ôû 0 K )  
cuûa 1 soá chaát sieâu daãn loaïi I.  
Chaát sieâu  
daãn  
Bc(0) , T  
Al  
Hg  
In  
Pb  
Sn  
Zn  
0,0105  
0,0411  
0,0281  
0,0803  
0,0305  
0,0054  
Töông quan giöõa töø tröôøng tôùi haïn Bc vaø Tc  
Maät ñoä doøng tôùi haïn cuûa caùc chaát sieâu daãn  
Töø tröôøng tôùi haïn coù theå ñöôïc taïo ra bôûi doøng chaïy  
trong caùc maïch ngoaøi hoaëc bôûi doøng chaïy trong chính  
chaát sieâu daãn.  
Moät chaát sieâu daãn chæ coù theå taûi moät doøng toái ña  
nhaát ñònh naøo ñoù. Ñoä lôùn cuûa doøng tôùi haïn naøy phuï  
thuoäc khoâng nhöõng vaøo ñoä lôùn cuûa töø tröôøng tôùi haïn maø  
coøn vaøo daïng hình hoïc cuûa vaät daãn.  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 65 trang myanh 26300 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở vật lý chất rắn - Bài 9: Siêu dẫn - Lê Khắc Bình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_co_so_vat_ly_chat_ran_bai_9_sieu_dan_le_khac_binh.pdf