由于超導體的電阻為 .如果用超導材料來制作電子元件.電子元件在通電時將不會 .可以延長電子元件的使用壽命且降低電能損耗.同時元件尺寸還可以大大縮小. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

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超導現象

  1911年,荷蘭物理學家昂尼斯發(fā)現,水銀的電阻率并不像預料的那樣隨溫度降低逐漸減小,而是當溫度降到4.15K附近時,水銀的電阻突然降到零.某些金屬、合金和化合物,在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時,它們的電阻率突然減小到無法測量的現象叫做超導現象.能夠發(fā)生超導現象的物體叫做超導體.超導體由正常態(tài)變?yōu)槌瑢B(tài)的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫度)Tc.現已發(fā)現大多數金屬元素以及數以千計的合金、化合物都能在不同條件下顯示出超導性.如鎢的轉變溫度為0.012K,鋅為0.75K,鋁為1.196K,鉛為7.193K.

  經典理論對超導現象產生的原因無法解釋,為了從微觀上對這一現象進行解釋,花費了固體物理學家近半個世紀的心血,直到1957年才由巴丁、庫珀和施里弗建立了完整的超導微觀理論.為此,他們榮獲了1972年的諾貝爾物理學獎.

  我們知道,在大的電磁鐵或電機中,通過線圈的電流很強,為了避免產生過多的熱量,線圈就必須用較粗的線繞或采取冷卻措施.如果用超導體做線圈,就可以避免這種缺點.現在用超導體制造電機方面的研究工作已取得較大的進展.

  超導電纜的研究應用,也有很大進展.超導電纜埋在地下,損耗小,有利于節(jié)約能量,保護環(huán)境和節(jié)約土地.

  超導現象在高能物理領域也有重要的應用.用超導線圈制成的電磁鐵能產生強大的磁場,對于核聚變時約束等離子體和粒子加速器實驗裝置都有很大用處.

  目前阻礙超導現象大規(guī)模應用的主要問題是它要求低溫.如果能得到在室溫下工作的超導材料,可能會使整個工業(yè)的發(fā)展發(fā)生巨大的變化.對新的超導材料的研究工作,我國已走在世界的前列.

結合文中的內容,回答以下問題:

(1)什么是超導體?

(2)超導體有什么應用?

(3)超導體目前不能大規(guī)模應用的原因是什么?

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我國建造世界上第一個全超導大型非園托卡馬克HT-7U,成為國際最先進的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產生強大的縱向磁場,變壓器用來感應產生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機械強度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10-6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進入物質第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件.當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩(wěn)定地持續(xù)進行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為“聚變三重積”,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率等于為驅動聚變反應而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應才能自持進行.
問題1:什么是輕核聚變反應?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進行?
問題2:用普通容器能否承裝反應原料?用什么技術性措施能解決該問題?
問題3:如何產生如此強大的磁場?什么叫低溫超導現象?該現象是否遵循歐姆定律?超導現象在什么條件下才能實現?
問題4:為什么在托卡馬克中設置真空室?核聚變過程中能量是如何轉化的?
問題5:核聚變反應需要什么條件才能自持進行?如果等離子體密度大約為1.02×10-6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時間需達到多少時核聚變才能自持進行?

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        我國建造世界上第一個全超導大型非園托卡馬克HT﹣7U,成為國際最先進的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產生強大的縱向磁場,變壓器用來感應產生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機械強度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10﹣6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進入物質第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件.當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩(wěn)定地持續(xù)進行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為“聚變三重積”,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率等于為驅動聚變反應而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應才能自持進行.
問題1:什么是輕核聚變反應?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進行?
問題2:用普通容器能否承裝反應原料?用什么技術性措施能解決該問題?
問題3:如何產生如此強大的磁場?什么叫低溫超導現象?該現象是否遵循歐姆定律?超導現象在什么條件下才能實現?
問題4:為什么在托卡馬克中設置真空室?核聚變過程中能量是如何轉化的?
問題5:核聚變反應需要什么條件才能自持進行?如果等離子體密度大約為1.0×10﹣6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時間需達到多少時核聚變才能自持進行?

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我國建造世界上第一個全超導大型非園托卡馬克HT-7U,成為國際最先進的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產生強大的縱向磁場,變壓器用來感應產生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機械強度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10-6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進入物質第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件.當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩(wěn)定地持續(xù)進行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為“聚變三重積”,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率等于為驅動聚變反應而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應才能自持進行.
問題1:什么是輕核聚變反應?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進行?
問題2:用普通容器能否承裝反應原料?用什么技術性措施能解決該問題?
問題3:如何產生如此強大的磁場?什么叫低溫超導現象?該現象是否遵循歐姆定律?超導現象在什么條件下才能實現?
問題4:為什么在托卡馬克中設置真空室?核聚變過程中能量是如何轉化的?
問題5:核聚變反應需要什么條件才能自持進行?如果等離子體密度大約為1.02×10-6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時間需達到多少時核聚變才能自持進行?

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能源、信息和材料是現代社會發(fā)展的三大支柱。某些物質在溫度降到一定程度時,電阻會變?yōu)榱,這種物質叫超導體。如果把超導現象應用于實際,會給人類帶來很大的好處,如使用超導材料輸電可以大大降低由于電阻引起的            

 

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