超导体的电磁特性ppt课件.ppt

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1、一、超导体(superconductor)的主要电磁特性1911卡末林-昂内斯发现水银在4.2K时电阻消失。电阻为零的现象称为超导电性，出现超导电现象的温度称为转变温度或临界温度，常用TC表示。§12-5超导体的电磁特性1.零电阻性电阻为零的导体是理想导体，=0，,根据E=j0得E=0理想导体内部电场也为零。超导体内部不可能存在随时间变化的磁场。∴B=恒矢量1温度不变，逐渐增大磁场达到某特定值时超导态转变为正常态，此特定值称临界磁场BC2.临界磁场超导态不仅要求温度低于TC，且要求磁场小于BC，而正常态只要满足T>TC和B

2、>BC两个条件之一即可。临界电流IC当超导体内电流I>IC时，超导态将转变为正常态。2将超导体置于磁场仍保持超导态，或在磁场中由正常态转变为超导态，超导体都将把磁感应线完全排斥到体外去,此现象称迈斯纳效应或完全抗磁性。3.迈斯纳效应磁场只能透入超导体表面约107m数量级深度。完全抗磁性和零电阻性是超导体的两种彼此独立的基本性质。34.同位素效应这种特性称同位素效应。同种材料同位素在化学性质、晶体结构、电子组态及静电性质等方面都相同，只是不同原子量对晶体点阵的热振动(晶格振动)的特性有影响。超导体的同位素效应暗示了电子与晶格之

3、间的相互作用是超导现象中的重要因素，为超导电性的研究提供了重要启示。同种超导材料不同同位素的临界温度TC与原子量M有一定关系4§12-6麦克斯韦电磁理论首先回顾一下已经得到的试验规律:静电学中:高斯定理安培环路定理稳恒磁场:磁场的高斯定理安培环路定理电磁场:5高斯定理静电场的环路定理介质中的高斯定理：这里qi是自由电荷。电源电动势定义6磁场中的高斯定理：安培环路定律：介质中的安培环路定律B与H的关系：这里Ic时传导电流。7一、位移电流(displacementcurrent)四个方程存在不对称性：变化磁场可以激发电场，变化的电

4、场不具有与变化的磁场相当的地位。不对称性与安培环路定理的局限性是同一个问题。磁场的高斯定理安培环路定理高斯定理电场环路定理8判断环路是否包围电流的标准，看电流与以该环路为边界的任一曲面是否有奇数个截点，若有，就认为环路包围该电流，否则就不包围该电流。电流恒定条件(即传导电流的连续性方程)保证穿过任意以L为边界的曲面的电流都等于传导电流I0。传导电流的连续性保证了安培环路定理在恒静情况下的正确性。环路L包围电流I0(电流密度为j0)，对于以同一环路L为边界的任意两个曲面S1和S2必有9IS2S1恒定电流取环路L，对环路张两个任意

5、曲面S1、S2，则穿过两个曲面的电流强度相等，由安培环路定理有：LI10S2S1但对于非稳恒电流又如何呢？比如电容器充电过程,当电键K闭合时,电源对电容器充电,电路中的电流是变化的,作环路L,对L也张两个曲面S1、S2KLIS2S1LI对于稳恒电流，穿过环路所张任意曲面的电流强度都是相等的。11对S1面有电流流过,而S2面作在电容器内侧,由于电容器是绝缘的，无电流通过，对S1面应用安培环路定理：对S2面应用安培环路定理，由于S2面无电流通过，则S2S1KL12由此看出对于同一个环路L，由于对环路所张的曲面不同，所得到的结果

6、也不同。S2LS1KL但是电容充电时电流可以写成13电流连续性方程将高斯定理代入，得整理改写为麦克斯韦把称为位移电流密度，把称为全电流密度，分别用jd和j表示，即全电流的连续性，传导电流与位移电流之和连续，传导电流中断有等量位移电流接续。14全电流引入全电流后使穿过环路的电流连续起来，对S1面对S2面全电流安培环路定理IdIc-S2LS1KL15传导电流要激发磁场，位移电流也要激发磁场。微分形式右边第二项是极化电荷的变化引起的位移电流。第一项是电场变化贡献的位移电流，是位移电流的基本组成部分。真空中为位移电流的惟一成分

7、。位移电流并不一定与电荷的移动相对应。适用于一般情况的安培环路定理位移电流16kIdIc位移电流Id与传导电流Ic的比较传导电流Ic位移电流Id由宏观的电荷移动产生由变化的电场产生，无宏观的电荷移动有热效应无热效应可产生涡旋的磁场可产生涡旋的磁场B217统一的电场①高斯定理：静电场变化的电场统一的电场⑴麦克斯韦电磁场第一方程18②环路定理静电场变化的电场统一的电场⑵麦克斯韦电磁场第二方程19统一的磁场①高斯定理：稳恒磁场变化的磁场统一的磁场麦克斯韦电磁场第三方程⑶20⑷稳恒磁场变化的磁场统一的磁场麦克斯韦电磁场第四方程②环路

8、定理21二、麦克斯韦方程组(Maxwell’sequations)以上四个方程式是普遍情况下电磁场所满足的基本方程式，称为麦克斯韦方程组。电场环路定理磁场的高斯定理高斯定理安培环路定理22麦克斯韦方程组的微分形式是麦克斯韦方程组是研究电磁场问题的可靠理论工具。麦克斯韦方程组不