В 1911г. Нидерландский физик Х. Кармерлинг - Оннес обнаружил при исследовании поведения металлов при гелиевых температурах, что удельное сопротивление ртути принимало ничтожно малое значение. Явление при котором вещество обладает ничтожно малым удельным сопротивлением получило название сверхпроводимости. Температура при которой наблюдается явление сверхпроводимости называется температурой сверхпроводящего перехода. Те вещества, которые могут переходить в сверхпроводящее состояние называются сверхпроводниками. Переход в сверхпроводящее состояние является обратимым. Известно 35 сверхпроводниковых металлов и более 1000 сплавов и химических соединений. Такие металлы как медь, серебро, золото и платина не удалось перевести в сверхпроводящее состояние.
Явление сверхпроводимости связано с тем , что однажды наведенный в сверхпроводящем контуре будет длительно циркулировать по этому контуру без провода энергии из вне. Такой сверхпроводящий контур создает в окружающем пространстве магнитные поля подобно постоянному магниту. Сверхпроводимость нарушается не только при повышении температуры выше температуры сверхпроводящего перехода ,но и при возникновении на поверхности сверхпроводника магнитного поля с магнитной индукцией превышающей индукцию перехода (рисунок П4).
Рисунок П4 – диаграмма состояния сверхпроводника
Каждому значению индуктивности материала находящегося в сверхпроводящем состоянии соответствует своё значение перехода . Наибольшая температура достигается при ничтожно малом значении . Если увеличивать tбольше то сверхпроводящее состояние нарушится. Заштрихованная область внизу кривой PQ соответствует сверхпроводящему состоянию. Если материал находится в сверхпроводящем состоянии т. Z, то изменение либо температуры, либо магнитного поля, либо того и другого вместе приведёт к переходу материала в нормальное состояние.
В 1935 г. Майсер и Оксен-Фелод обнаружили, что сверхпроводники при переходе в сверхпроводящее состояние становятся идеальными диамагнетиками ( . Поэтому внешнее магнитное поле не может проникать в сверхпроводник (рисунок П5).
Чистые сверхпроводниковые металлы называются сверхпроводниками I рода, а сплавы и химические соединения – сверхпроводниками II рода. Сверхпроводники II рода обладают особенностью. Переход из нормального в сверхпроводящее состояние у них происходит не скачком, а постепенно. У них существует промежуточное состояние (фаза Шальникова) между нижним иверхним при температуре меньшей (рисунок П4). В промежуточном состоянии сверхпроводимость сохраняется но .
Рисунок П5 – Эффект Майснера – Оксенфельда
Из чистых металлов к II роду относятся Nb(ниобий),V , Tc.
Применение явления сверхпроводимости:
Для изготовления сверхпроводниковых электромагнитов в электрических машинах, трансформаторах, магнитных ЛЭП и др.
Некоторые устройства памяти основываются на переходе в нормальное или сверхпроводниковое состояние.
Эффект может использоваться в подшипниках с магнитной смазкой работающих без трения.
Для магнитной подвески ж/д вагонов.