рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Энергетика
/
Сверхпроводники

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Сверхпроводники

Сверхпроводники - раздел Энергетика, ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ При Температурах, Близких К Абсолютному Нулю, Изменяется Характер Взаимодейст...

При температурах, близких к абсолютному нулю, изменяется характер взаимодействия электронов между собой в кристаллической решётке, при этом становится возможным притяжение между одноимённо заряженными электронами и образование электронных (куперовских) пар. Эти пары обладают большой энергией связи, обмена импульсами между ними и кристаллической решёткой не происходит. Сопротивление материала становится равным (близким к) нулю, материал при этом обладает практически бесконечной удельной проводимостью. Такое явление называется сверхпроводимостью.

Температуру, при охлаждение до которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется температурой сверхпроводящего перехода.При дальнейшем повышение температуре некоторая часть электронов термически возбуждаются и переходят в одиночное состояние. При достижении некоторой критической температуры Т_к все электронные пары распадаются и вещество переходит в обычное состояние, то есть явление сверхпроводимости исчезает По физическим свойствам сверхпроводники можно распределить на два класса – мягкие и твёрдые. Для мягких сверхпроводников (олово, ртуть, свинец, индий) характерны низкая температура плавления и отсутствие внутренних механических напряжений. Жёсткие сверхпроводники (цирконий, ниобий, тантал, титан) отличаются наличием внутренних механических напряжений.

С точки зрения термодинамики сверхпроводники делятся на 3 класса.

Сверхпроводники первого рода.Для них характерно скачкообразное изменение удельной теплоёмкости и определенная температура перехода в состояние (явление Майснера-Оксенфельда), которое характерно тем, что при переходе в сверхпроводящее состояние магнитное поле из него “выталкивается”, следовательно они становятся идеальными диамагнетиками. Сверхпроводимость может разрушиться уже при малых критических температурах и напряженности магнитного поля около 1 кА/м.

Сверхпроводники второго рода.Переход в сверхпроводящее состояние для них осуществляется постепенно, не скачком. Характерно два значения критической магнитной индукции. Если магнитная индукция внешнего поля превышает нижнее критическое значение, то происходит частичное проникновение магнитного поля во всю толщину сверхпроводящего образца. При этом под действием силы Лоренца электроны в сверхпроводнике начинают двигаться по окружностям, образуя вихри. Скорость внутри вихря возрастает, по мере приближения к оси до тех пор, пока не достигнет критического значения и произойдёт «срыв» сверхпроводимости. К ним относятся ниобий, ванадий и технеций.

Сверхпроводники третьего рода.К ним относят жёсткие проводники и их сплавы и химические соединения. Для таких проводников характерно наличие крупных неоднородностей, возникающих при пластической деформации.

Высокотемпературные сверхпроводники.Высокотемпературные сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние при температуре, близкой к температуре жидкого азота. Это такие вещества, как La_2-XM_XCuO₄ (M=Ba,Sr), YBa₂Cu₃O₇. Они представляют собой керамику. Плотность тока у них в сверхпроводящем состоянии до 10⁴А/см², что меньше чем у металлических сверхпроводников. В настоящее время открыты материалы с температурой перехода до -158 С.

Криопроводники - это материалы, удельное сопротивление которых достигает малых значений при криогенных температурах (ниже -173 С). Сверхпроводящее состояние в этих материалах не наблюдается. Наиболее широко в качестве криопроводников применяется чистая медь и алюминий (марки А999 с 0.001% примесей), берилий (0.1% примесей). При температуре жидкого гелия у алюминия А999 удельное электрическое сопротивление равно (1÷2)·10^-6мкОм·м. Применяются криопроводники в основном для изготовления жил кабелей, проводов, работающих при температурах жидкого водорода (-252,6 С), неона (-245,7 С) и азота (-195,6 С).

ЛЕКЦИЯ №14

Проводники.

Материалы высокого сопротивления. Резистивные сплавы. Манганин. Константан. Нагревостойкие сплавы. Сплавы для термопар.

Контактные материалы. Типы электрических контактов. Подвижные контакты. Скользящие и разрывные контакты. Сварные контакты. Требования, предъявляемые к контактным материалам.

Сплавы высокого сопротивления применяют для изготовления электроизмерительных приборов, образцовых резисторов, реостатов и электронагревательных приборов. При этом от проводника требуется возможно большее удельное сопротивление (>0.3 мкОм*м). При использовании проводниковых сплавов для электроизмерительных приборов и образцовых резисторов от них требуется также возможно меньшее значение  и малая термо-э.д.с. относительно меди. Сплавы для электронагревательных приборов должны длительно работать на воздухе при температурах порядка 1000°С.

Из сплавов изготовляют гибкую проволоку (в том числе для электроизмерительных приборов диаметром порядка сотых долей миллиметра). Сплавы, используемые для приборов массового потребления— реостатов, электроплиток, паяльников и т. д., должны быть дешевыми.

Манганины - сплавы на медной основе, содержащие около 85% Cu , 12% Mn , 3% Ni. Применяются для изготовления образцовых резисторов, шунтов, приборов и т.д., имеют малую термо-э.д.с. в паре с медью (1 - 2 мкВ/К ), удельное сопротивление 0.42 - 0.48 мкОм . м, относительное удлинение перед разрывом 15 - 30%, максимальную длительную рабочую температуру не более 200^оС. Можно изготовлять в виде проволоки толщиной до 0.02 мм с эмалевойи др. изоляцией.

Константан - медно-никелевый сплав (средний состав 60% Cu, 40%Ni ), имеет относительное удлинение перед разрывом 20 - 40%. Термо-э.д.с. в паре с медью 45 - 55 мкВ/К, поэтому константан можно использовать для термопар. Реостаты и нагревательные элементы из константана могут длительно работать при температуре 450^оС. При нагреве до достаточно высокой температуры на поверхности константана образуется пленка окисла, которая обладает электроизоляционными свойствами (оксидная изоляция). Покрытую такой изоляцией константановую проволоку можно мотать плотно, виток к витку, без особой изоляции между витками, если только напряжение между соседними витками не превосходит 1 В. Таким образом изготовляют, например, реостаты.

Сплавы высокого сопротивления для резисторов измерительных приборов.Жаростойкие сплавы - это сплавы на основе никеля, хрома и других компонентов. Устойчивость этих сплавов к высоким температурам объясняется наличием на их поверхности оксидов хрома Cr₂O₃ и закиси никеля NiO . Сплавы системы Fe-Ni-Cr называются нихромами, на основе никеля, хрома и алюминия фехралями и хромалями. В марках сплавов буквы обозначают: Х - хром, Н - никель, Ю - алюминий, Т титан. Цифра, следующая за буквой, означает среднее процентное содержание этого металла. Основная область применения этих сплавов - электронагревательные приборы, реостаты, резисторы. Для электротермической техники и электрических печей большой мощности используют обычно более дешевые, чем нихром, фехраль и хромаль сплавы.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Сверхпроводники

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.
Конспект лекций направление 140200 бакалавриат Самара 2011 ЛЕКЦИЯ №1 Диэл

Основные виды поляризации в некоторых газообразных, жидких и твердых диэлектриках
Материал диэлектрическая проницаемость полярность виды поляризации Воздух 1.00058

Диэлектрическая проницаемость диэлектриков
Любой диэлектрик, с нанесёнными на него электродами, можно рассматривать, как конденсатор определённой ёмкости (U–приложенное напряжение, Р–полимеризация, Е–внешняя напряжённость).

Токи в диэлектриках
В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает обусловленный быстрым

Виды диэлектрических потерь
Существует четыре основных вида диэлектрических потерь. Потери, обусловленные поляризацией. Наблюдаются в веществах с релаксационной поляризацией (диэлектрики с дипольной

Пробой газообразных диэлектриков
Газообразные диэлектрики обладают высокими электроизоляционными свойствами только при низких напряжениях. При высоком напряжении начинается

Пробой жидкого диэлектрика
Пробивное напряжение жидкости или электрическая прочность зависит от чистоты жидкости, наличия посторонних примесей и газовых включений. В ж

Пробой твёрдых диэлектриков
Пробой твёрдого однородного диэлектрика.

Механические свойства
При эксплуатации электротехнического оборудования электроизоляционные материалы и диэлектрики подвергаются воздействию различных факторов, вредно сказывающихся на свойствах изоляции. Твердые диэлек

Тепловые свойства диэлектриков
Температура - это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. С другой стороны, это физическая характеристика, которая соответствует равновес

Влажностные свойства диэлектриков
Все изолирующие материалы поглощают влагу. Наличие пор, сообщающихся с атмосферой, приводит к снижению влагостойкости материала, плотная его структура затрудняет проникновение воды и повышает влаго

Радиационные свойства
Способность материала сохранять свои эксплуатационные характеристики под действием ионизирующих излучений называется радиационной стойкостью.Ионизирующие излучения вызывают в диэле

Трансформаторное масло
Трансформаторные масла применяют для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. В последних аппаратах масла выполняют функции дугогася

Гетероцепные термопластичные смолы.
Полиамиды. Продукты поликонденсации, образованные повторяющимися группами – СН2 – и пептидными группами – СО – NН – . Имеют высокую механическую прочность

Полярные термопласты
Полярные термопласты имеют повышенные значения диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери, которые существенно зависят от температуры и частоты напряжения. Знач

Полимеры, полученные поликонденсацией. Фенолформальдегидные смолы. Эпоксидные смолы. Кремнийорганические смолы.
Полимеры, получаемые поликонденсацией. В зависимости от особенностей проведения реакции поликонденсации могут быть получены полимеры как с линейной, так и с пространственной или се

Текстильные материалы
Текстильные материалы получают методом специальной обработки длинноволокнистого сырья. Ткани отличаются от бумаг упорядоченным строением (переплетением) нитей. Текстильные материалы имеют бо

Кристаллизация металлов
Процесс образования в металлах кристаллической решетки называется кристаллизацией. Для изучения процесса кристаллизации строят кривые охлажд

Точеные дефекты
Одним из распространенных несовершенств кристаллического строения является наличие точечных дефектов: вакансий, дислоцированных атомов и примесей. (рис. 2.1.)

Простейшие виды дислокаций – краевые и винтовые.
Краевая дислокация представляет собой линию, вдоль которой обрывается внутри кристалла край “лишней“ полуплоскости (рис. 2.2)

Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений
Строение металлического сплава зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав. Почти все металлы в жидком состоянии растворяются друг в друге в любы

Кристаллизация сплавов.
Кристаллизация сплавов подчиняется тем же закономерностям, что и кристаллизация чистых металлов. Необходимым условием является стремление системы в состояние с минимумом свободной энергии.

Диаграмма состояния.
Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры (рис. 4.5) .

Структуры железоуглеродистых сплавов
Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых бо

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит. 1. Железо – переходный металл серебристо-светлого цвета. Имеет высокую температуру плавл

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
Линия АВСD – ликвидус системы. На участке АВ начинается кристаллизация феррита (), на участке ВС начинается кристаллиза

Структуры железоуглеродистых сплавов
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны. Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их

Титан и его сплавы
Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.
К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводитс

Латуни.
Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка о

Дефекты обработки металлов
Коррозия– окисление металла при взаимодействии поверхности стальных деталей с печными газами. Обезуглероживание– выгорание углерода с поверхности детали,

Контактные материалы
Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих частей электротехнических устройств, а также конструктивные приспособления, обеспечивающие такой контакт. П

Тугоплавкие металлы
Вольфрам— чрезвычайно тяжелый твердый металл серого цвета. Из всех металлов он обладает наиболее высокой температурой плавления. Вольфрам получают из руд различного состава. При ме

Благородные металлы
Золото- жёлтый металл высокой пластичности, весьма устойчивый к коррозии. Значение sр = 150 МПа, а Dl/l =40%. Используется для покрытия контактов в электро

Электрические свойства материалов
Класс материалов r, Ом·м Знак ar Тип электропроводности Проводники 10

Низкочастотные магнитомягкие материалы
Магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требова

Магнитные материалы различного назначения.
Магнитотвёрдые материалы. Металлокерамические и металлопластические магниты. Магнитотвердые ферриты. Сплавы на основе редкоземельных материалов. К магнитотвер

Высокочастотные магнитомягкие материалы
Под высокочастотными магнитомягкими материалами понимают вещества, которые должны выполнять функции магнетиков при частотах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазону применения

Магнитные материалы специализированного.
Магнитные пленки. Термомагнитные материалы. Ферриты для СВЧ. Магнитострикционные материалы. Сплавы, отличающиеся незначительным изменением магнитной проницаемости п

I. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых типов сталей, сочетающих высокую прочность со специальными физико-химическими свойствами. Создаются экономичные, с высокими техно

VI. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых композиционных материалов (КМ), в следующих направлениях: - совместимость компонентов КМ: термодинамика и химия контактн