AB效应和超导体的电磁性质

AB 效应和超导体的电磁性质

摘要：AB 效应的提出让人们对电磁场的性质有了进一步地认识。超导体具有零电阻效应、完全抗磁性效应、二级相变效应、单电子隧道效应、约瑟夫森效应等几大特性。本文主要概述了AB 效应和超导体的电磁性质，是浅层次的了解。

关键词：AB 效应、超导、完全抗磁性、麦斯纳效应

一、 AB 效应

在经典电动力学中既可以用场量E 、B 来描述电磁场，又可以用标势和矢势A 来描述电磁场，两种方式的描述是等价的。但电场强度E 与磁场强度B 是描述电磁场的基本物理量，而标势和矢势A 是为了数学上的计算方便而引进的辅助量。对于任一电场或磁场，他们的标势和矢势不是唯一确定的，他们是不具有直接观测意义的物理量。但阿哈罗诺夫和玻姆经对标势和矢势A 的深刻研究发现两者具有可观测的物理效应，即AB 效应。

1、 磁AB 效应

磁场强度B 与矢势的关系是B A =??,在量子力学中非直接可观测的矢势A 似乎比可直接观测的B 更基本，那么如果在空间没有磁场的区域(0,0)B A =≠,这时的矢势A 有没有可观测的物理效应呢？1959年啊哈罗诺夫和玻姆做了以下的实验（图一）：

图1 磁AB 效应实验示意图

电子枪发射出来的电子经过双缝后分为两部分。两部分运动的电子最后在屏幕处发生干涉。当在双缝后面放置一个载有电流的螺线管，通过改变管内的电流便可改变干涉图样，即干涉图样在屏幕上发生移动。对于以上的现象做以下的解释：

无限长载流螺线管磁感分布管外为零，管内为均匀磁场0B nI μ=,整个空间磁矢分布情况为管外磁通为20e R nI πμΦ=,管内磁通为20i r nI πμΦ=。管内外的磁势环路积分皆为：

A dl

B ds ?=?=Φ???

所以 02r r R nI μ<，A(r)=

2

02R r R nI r

μ>，A(r)= 经典理论中的磁势：当线圈中电流变化时全空间的磁势有变化：=-A E t

??旋，管外电子感受到涡旋电场的作用可观测。当线圈中电流稳恒时线圈外既无磁感又无涡旋电场（变化磁势），只有稳恒的磁势。管外电子无法感受到磁场的作用，磁势效应不可观测。

2、 电AB 效应

在前面磁AB 效应中，矢势A 使带电粒子获得了附加的相位因子，同样标势也会使带电粒子波函数获得附加相位因子。

如下图所示，发射源发出的电子分为两束分别通过两个细长金属圆筒1和2，两电子束进入金属圆筒后，分别在两圆筒加上电势12??和，则两金属圆筒的电势差为

21????=-，

。当电子束从金属圆筒出来后，将两金属圆筒上的电势撤消。由于细长的金属圆筒可以屏蔽电场，因此内部电场处处为零。这个过程两束电子通过的是没有电场而有电势的空间区域，因此两束电子波产生一个相位差而导致屏幕上的干涉图样发生移动。

图2 电AB 效应实验示意图

两束电子波产生的相位差分析如下：

当不存在电磁场的标势时，体系的哈密顿量为H0 000i

H t

???=? 有标势存在时 00()[()]H H V t H e t ?=+=+-

相应的薛定谔方程的解为

0exp(),i S S V ??=-=?其中（t)dt

在D 点的波函数为 001120021112()()exp()()exp()

exp()()()exp()i i D D S D S S i S D D i ?????π=-+--??=-+-????

这里 2121()S S e dt ??-=--?

，于是出现附加的相位因子。通过改变12??和从而改变相位差，使干涉条纹在屏幕上移动。 二、 超导体及其电磁性质

超导体及其发现：一些金属（包括合金）、有机材料、陶瓷材料在一定的温度Tc 以下，会出现零电阻的现象，我们某称这些材料为超导体。另外，强磁场能破坏超导状态。每一种超导材料除了有一定的临界温度Tc 外，还有一个临界磁场强度Hc ，当外界磁场超过Hc 时，即使用低于Tc 的温度也不可能获得超导态。

1、 完全抗磁性效应（Meissner 效应）

1933年，德国学者Meissner （迈斯纳）和Ochsenfeld （奥奇森菲尔德）观察到，磁场中的锡样品冷却为超导体时，能排斥磁场进入样品内部，这一现象称为完全抗磁性效应或Meissner 效应。即超导体抗磁性与过程无关，无论是先冷却，后加磁场；还是先加磁场，后冷却，超导体内部最终均无磁场。 超导体总是完全排斥磁场的，这是它不同于普通导体的特性。超导体分成两类，第I 类超导体和第II 类超导体。电阻和迈斯纳效应同时出现的导体，只具有一个临界磁场，称为第I 类超导体；有两个临界磁场的超导体，其体内能出现超导相和正常相的界面，我们称它为第II 类超导体。

2、 约瑟夫森效应（双电子隧道效应）

1962年，英国剑桥大学卡文迪许实验物理研究生，20岁的约瑟夫森（Josephson ）提出，应有电子对通过超导-绝缘层-超导隧道元件，即一对对电子成伴地从势垒中贯穿过去。电子对穿过势垒可以在零电压下进行，所以约瑟夫森效应与单电子隧道效应不同，可用实验对它们加以鉴别。零电压下的约瑟夫森效应又称直流约瑟夫森效应。此外还有交流约瑟夫森效应。它们具有共同的特点，都是双电子隧道效应。

我们可以把基本粒子按其自旋的大小分为两类：一类自旋为半整数，称为费米子，例如电子、质子、中子，它们的自旋都是1/2，为半整数；另一类自旋为整数，称为玻色子，例如，光子自旋为1，电子对的自旋为零，故它们都是玻色子。电子对成为玻色子后不再遵从泡利不相容原理，即同一能级上容纳的玻色子数不受任何限制。所以在零压下，电子对可以通过势垒。

3、完全抗磁性的应用

利用超导体的完全抗磁性，可制成磁封闭系统，超导陀螺、磁轴承、超导重力仪等，图3是一个超导轴承的原理装置图，转轴悬浮在超导轴承-超导线圈中，无摩擦的超导轴承是机械中最理想的构件，它的应用会使许多机械面目为之一新。磁悬浮车是超导技术在交通运输中的重要应用成果，它具有安全、舒适、高速的优点，其它交通工具是无法与之相比的。图4是磁悬浮车的原理模型图，车身底部截面呈凹形，装有超导电磁体，导轨是铝质的，截面呈凸形。列车前进时，车身底部的超导电磁体产生的磁场在铝制导轨内引起感应电流，感应电流的磁场排斥车身的电磁铁磁场，使车身悬浮在导轨上。世界上第一辆磁悬浮列车是在英国的伯明翰制成的，它长6m，一次可载40人，时速达500km，而火车的极限时速约为300km。

图3 超导轴承的原理装置图

图4 磁悬浮车的原理模型图

三、总结

AB效应的实验验证指出了经典电磁理论中电磁场与带电粒子的相互作用仅用洛伦兹力公式描述是不够的；而且仅用电场强度和磁场强度是不足以描述电磁场性质的。因此，AB 效应的意义是很深远的；超导体一个基本特性是完全抗磁性,即超导体在处于超导状态时，

可以完全排除磁力线的进入，这个现象被称为迈斯纳效应；超导体的完全抗磁性的应用具有重大意义和美好前景。

四、参考文献

【1】《浅谈超导体及其应用前景》，（https://www.wendangku.net/doc/f213691598.html,）

【2】《电磁场的AB效应》，https://www.wendangku.net/doc/f213691598.html,）

超导原理

超导原理 超导的发生，是核外电子运动所引起的物质特性明显的变化的结果：在很低的温度下，价电子运转在固定的平面上，达到临界温度，运转速率更低。核心习惯于常温下的核外电子快速运转，低速运转的电子形成了核外电子的缺失。核心就挪用相邻核心的外电子，接着形成所有核心连续地挪用相邻电子——形成外电子公用。核心把公用的电子当成自己所需求的电子一部分，用核心的库仑力去顺势输运它，让其在自己身边流过，于是就形成了电子流——超导电流。 核心把外来（公用）的电子流当成自己所需求的电子一部分，用核心的库仑力（原子核吸引核外电子使电子绕核运转的力）去顺势输运它，让其在自己身边流过，在顺序排列的原子核库仑力的接力输送下，电子直截在其间畅通无阻，于是超导电流不仅不受到阻力，而且还获得了一份来自核心的输运力。在顺序排列的原子核库仑力的接力输送下，电子直截在其间畅通无阻，形成了电阻为零的超导现象。 正因为超导电流获得了核心的输运力，所以它能像核外电子那样永恒不断的运动，流速均衡、电阻为零，保持永恒的电流。 尽管库伯对理论获得了诺贝尔奖，也实在不敢恭维，首先，两个电子如何能紧密结成对？这直接违背同性相斥的自然原理。其次，超导体的电流走的不是匀速直线，必定有能量损失，所谓理论连核心的输运力都没有想到、没有提到，说的再复杂，再冠冕堂皇,不符合自然能量守恒法则肯定不是事实。 由于超导发生是大量的电子群集流动。大量电子的定向运动，伴

生着很强的电磁波，伴生着极强的磁场。磁共振成像的磁场就是由超导原理提供。 物质的超导特性与温度密切相关，而且极具规律。再一次为核外电子的运转线路、速率决定物质的各种特性；线路、速率的变化改变物质特性的论点提供了有力的例证。 超导的抗磁性 超导时大量电子在物体内均衡畅通地在核心边流动，成了核外电子的组成部分，大量电子的定向流动伴生着很强的磁场。外磁场会干扰电子的定向运动，所以伴生的磁场必须把外磁场抵制在外，于是就形成了很强的抗磁性。 实验表明，金属物体（第一类超导体）在超导时，外磁场从超导体内完全排出，表现出很强的抗磁性，又称迈斯纳效应。若外磁场太强，干扰电子不能形成整齐的定向运动，即使到了临界低温，超导也不能发生。这种情况正好映证以上讲的电—磁伴生现象。 同样，内磁场强的物体也难以发生超导，铁磁性或反铁磁性金属因其内部结构元的排列使得部分价磁力叠加，内磁场较强，阻止电子直线定向流动，因而不具有超导性能。而且磁性物质的微粒——杂质也会阻断核外电子共用，影响超导发生。 第二类超导体 大自然往往是戏剧性的展示其风采，近些年发现的超导材料并不是在传统上被认为良导体的金属及其合金中，而是在常态下导电性能很差的氧化物体系的陶瓷中，这就是所谓第二类超导体。

电磁炉出现的几个故障原因及维修

电磁炉出现的几个故障原因及维修 电磁炉出现的几个故障原因及维修 1、不开机（按电源键指示灯不亮） （1）按键不良，检查并更换按键板 （2）电源线配线松脱，重接 （3）电源线不通电，重接或换新 （4）保险丝熔断，更换 （5）功率晶体IGBT坏，更换 （6）共振电容C103坏，更换 （7）阴尼二极体，检查并更换 （8）变压器坏，没18V输出，检查并更换 （9）基板组件坏，更换 2、置锅，指示灯亮，但不加热 （1）线盘没锁好，锁好线盘 （2）稳压二极管ZD101坏，换稳压二极管ZD101

（3）基板组件坏，换基板组件 3、灯不亮，风扇自转。 （1）LED插槽插线不良，重新插接或换LED板 （2）稳压二极管ZD2坏，换稳压二极管ZD2 （3）基板组件坏，换基板组件 4、加热，但指示灯不亮。 （1）LED二极管坏，换LED二极管 （2）LED基板组件坏，换LED基板组件 5、未置锅，指示灯亮，不加热。 （1）热敏电阻配线松动或损坏，重新插接或换热敏电阻组件（2）集成块LM339坏或集成块TA8316坏，换LM339或TA8316 （3）变压器插接不良，检查或换主控IC （4）基板组件坏，换基板组件 6、功率无变化 （1）可调电阻，换可调电阻 （2）加热/定温电阻用错或短路，检查加热/定温电阻 （3）主控IC坏，检查或换主控IC （4）基板组件坏，换基板或换基板组件

7、蜂鸣器长鸣 （1）热开关坏/热敏电阻坏，主控IC坏，换/热开关/热敏电阻/主控IC （2）振荡子坏，变压器坏，换振荡子，检查或更换变压器 （3）基板组件坏，检查或更换基板组件 8、锅具正常，但闪烁并发出“叮叮”响 （1）锅具检测处于临界点，更换R104阻值 9、置锅，灯闪烁 （1）比流器CT坏，换比流器CT （2）锅具不对，非标准锅具，用正确锅具 （3）IC1/IC6/R501可调电阻坏，检查对应器件 。 格兰士电磁炉代码表 A方案的故障代码汇总（原方案CXXA-X（X）P1） E-0 或15分钟定时灯闪亮电源电压过低造成电机转速过慢或电机风叶脱落； E-1 或30分钟定时灯闪亮电源电压过高造成电机转速过快或电机卡转；

高温超导储能系统

高温超导储能系统 一、什么是超导储能系统？ 超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统部件组成。 超导储能系统可用于调节电力系统峰谷（例如在电网运行处于其低谷时把多余的电能储存起来，而在电网运行处于高峰时，将储存的电能送回电网），也可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善电力系统的稳定性。超导储能系统具有一系列其它储能技术无法比拟的优越性： （1）超导储能系统可长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90%； （2）超导储能系统可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）； （3）由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的大功率和大能量系统； （4）超导储能系统除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长； （5）超导储能系统在建造时不受地点限制，维护简单、污染小。 目前，超导储能系统的研究开发已经成为国际上在超导电力技术研究开发方面的一个竞相研究的热点，一些主要发达国家（例如美国、日本、德国等）在超导储能系统的研究开发方面投入了大量的人力和物力，推动着超导储能系统的实用化进程和产业化步伐。 二、开发超导储能系统的必要性 由于电力系统的“电能存取”这一环节非常薄弱，使得电力系统在运行和管理过程中的灵活性和有效性受到极大限制；同时，电能在“发、输、供、用”运行过程中必须在时空两方面都达到“瞬态平衡”，如果出现局部失衡就会引起电能质量问题（闪变），瞬态激烈失衡还会带来灾难性电力事故，并引起电力系统的解列和大面积停电事故。要保障电网安全、经济和可靠运行，就必须在电力系统的关键环节点上建立强有力的电能存取单元（储能系统）对系统给与支撑。基于以上因素，电能存取技术越来越受到各国能源部门和电力部门的重视。 超导储能系统由于其存储的是电磁能，这就保证超导储能系统能够非常迅速

高温超导体基本特性的测量-物理试验

高温超导体基本特性的测量 1911年，荷兰物理学家昂尼斯（H.K.Onnes）发现，利用液氮把汞冷却到4.2K左右时，水银的电阻率突然有正常的剩余电阻率减小到接近零，以后在其它的一些物质中也发现了这一现象。由于这些超导体的临界温度T C很低，人们称这些需在液氦温区运行的超导体为低温超导体。1986年6月，贝德诺（J.G..Bednorz）和缪勒（K.A.Muler）发现金属氧化物Ba-La-Cu-o 材料具有超导电性，其超导起始转变温度为35K，在13K达到零电阻，这一发现时超导体的研究有了突破性的进展，随后美中科学家分别独立地发现了Y-Ba-Cu-O体系超导体，起始温度92K以上，在液氮温区，以后的十年间，还发现其他系超导体，常压下T C最高达133K，这些T C高于液氮温度的氧化物超导体称为高温超导体。 一、实验目的 1．（利用直流测量法）测量超导体的临界温度； 2．观察磁悬浮现象； 3．了解超导体的两个基本特性—零电阻和迈斯纳效应。 二、实验仪器 测量临界温度和阻值的成套仪器、迈斯纳效应成套仪器、计算机、CASSY传感器 三、实验原理 1．零电阻现象 处于绝对零度的理想的纯金属，其规则排列的原子（晶格）周期场中的电子的状态是完全确定的，因此电阻为零。温度升高时，晶格原子的热振动会引起电子运动状态的变化，即电子的运动受到晶格的散射而出现电阻Ri。然而，通常金属中总是含有杂质的，杂质对电子的散射会造成附加的电阻。在温度很低时，例如在4.2K以下，晶格散射对电阻的贡献趋于零，这时的电阻完全由杂质散射所引起的，我们称之为剩余电阻Rr，它几乎与温度无关。所以总电阻可以近似表达为 R=Ri(T)+Rr （1） 当温度下降到某一确定Tc（临界温度）时，物质的直流电阻率转变为零的现象被称为零电阻效应。临界温度Tc是由物质自身的性质所确定参量。如果样品结构规整且纯度非常高，在一定温度下，物质由常规电阻状态急剧的转变为零电阻状态，称之为超导态。如果材料化学成分不纯或晶体结构不完整等因素的影响，超导材料由常规电阻状态转变为零电阻状态是在一定的温度间隔中发生的。如图1，我们把温度下降过程中电阻温度曲线开始从直线偏离出的温度的温度称为起始转变温度。我们将电阻缓慢地变化部分（常规电阻状态下）拟合成直线Ⅰ，将电阻急剧变化部分拟合成直线Ⅱ，直线Ⅰ与直线Ⅱ的交点所对应的电阻为正常态

高温超导材料的特性与表征

四川理工学院 材料物理性能 高温超导材料论文 【摘要】 在本实验中我们的主要目的是通过通过氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性，即零电阻完全导电性和完全抗磁性。我们还通过此实验对不同的温度计（铂电阻温度计和硅二极管温度计）进行比较。我们采用的是四引线测量法，利用低温恒温器和杜瓦容器测量了超导电性，绘制了超导样品的电阻温度曲线，验证了超导在高温冷却电阻突然降为零的电特性。我们也绘制了磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线，对其进行了分析。在进行磁悬浮的实验中我们验证了超导体的混合态效应和完全抗磁性。 关键词： 超导体零电阻温度完全磁效应磁场 一、引言： 1911年H.K.Onnes首次发现在4.2K水银的电阻突然消失的超导现象，此温度也被称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。

但这里所说的高温，其实仍然是远低于冰点0℃的，对一般人来说算是极低的温度。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。 高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。 本实验中，我们通过对氧化物超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性；了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电动势；了解超导磁悬浮的原理；掌握液氮低温技术。 二、原理： 物理原理： 1.超导现象及临界参数 (1)零电阻现象 1911年，卡麦林·翁纳斯用液氮冷却水银线并通以几毫安电流，在测量其电压时发现，当温度稍低于液氮沸点时，水银电阻突然降为零，这就是零电阻现象或超导现象。具有此现象的物体称为超导体。只有在直流条件下才会存在超导现象，在交流下电阻不为零。 临界温度是指当电流，磁场及其他外部条件保持为零或不影响测量时，超导体呈现超导态的最高温度。我们用电阻法测定超导临界温度。 （2）MERSSNER效应 1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，而且，不管加磁场的顺序如何，超导体内磁场总为零。这种现象称为抗磁性即MERSSNER效应。 3）超导体分类 超导体分为两类第1类超导体是随温度变化只分为超导态和正常态，第2类是在超导态和正常态中间部分还存在混合态。 纯金属材料的电阻特性 纯金属材料的电阻产生于晶体的电子被晶格本身和晶格中的缺陷的热振动所散射。ρ=ρL（T）+ρ R，其中ρL（T）表示晶格热振动对电子散射引起的电阻率，与温度有关。ρ r表示杂质和缺陷对电子的散射所引起的电阻率，不依赖与温度，与杂质和缺陷的密度成正比，称为剩余电阻率。 半导体材料电阻温度特性 ρi=1/nie(μe+μp) 本征半导体的电阻率ρi与载流子浓度ni及迁移率μ=μe+μp有关, 因ni随温度升高而成指数上升，迁移率μ随温度增高而下降较慢，故本证半导体电阻率随温度上升而电调下降。 实验仪器及其原理：

新能源储能系统发展现状及未来发展趋势

新能源储能系统发展现状及未来发展趋势 目录 第一章新能源储能系统相关论述 (1) 新能源相关论述 (1) 新能源定义 (1) 新能源分类 (1) 储能技术相关论述 (1) 储能技术的定义 (1) 储能技术的分类 (1) 第二章国内外新能源储能系统的发展动态分析 (2) 日本新能源储能系统的发展动态分析 (2) 新能源储能电池的发展现状及未来发展趋势 (2) 新能源储能系统的未来发展趋势 (3) 新能源储能系统在实际中的应用 (3) 美国在新能源储能系统的应用中漫漫求索 (4) 政策与投资力度 (4) 储能技术的经济性瓶颈 (5) 我国新能源储能系统的现状 (5) 储能是构建智能电网的关键环节 (6) 商业模式不成熟制约储能发展 (6) 第三章国内外在相关新能源储能技术上的发展现状 (8) 新能源储能系统的实际应用 (8) 创能、节能与储能的完美搭配 (9) 国内新能源储能技术瓶颈解析 (10) 新能源科技发展的核心—储能技术 (10) 新能源无"仓库储能"的尴尬 (10) 储能技术的突破效应 (11) "不能等肚子饿了才去种麦子" (12) 第四章新能源储能系统的发展趋势 (13) 日本新能源储能系统的发展趋势 (13) 储能电池的发展趋势 (13) 我国新能源储能系统的发展趋势 (13) 我国智能电网带动储能产业发展态势研究分析 (13) 新能源并网储能市场发展前景预测分析 (14)

第一章新能源储能系统相关论述 新能源相关论述 新能源定义 新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能。 新能源分类 新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 储能技术相关论述 储能技术的定义 储能技术是将电力转化成其他形式的能量储存起来，并在需要的时候以电的形式释放。 储能技术的分类 目前全球储能技术主要有物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等）和电磁储能（如超导电磁储能等）三大类。目前技术进步最快的是化学储能，其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破，产业化应用的条件日趋成熟。

物理前沿讲座——超导体

摘要：自1911年以来，陆续发现某些元素、合金、化合物或其他材料，当温度低于某临界温度T c以下时，电阻小到微不足道，这种现象称为超导电性。具有超导电下哦那个的材料成为超导体。1933年发现超导体具有抗磁性，这种现象称为麦斯纳（Meissner）效应。20世纪70年代发现的超导体主要是元素超导体（包括金属和半导体）和合金超导体，临界温度一般为几K，最高不超过30K,这些称为常规超导体。20世纪80年代以来陆续发现某些铜氧化物超导体，临界温度可达数十K甚至超过100K,这些称为高温超导体。由于高温超导体具有奇特特性和广阔的应用前景，因此，对高温超导现象的理论与实验研究有着重要意义，是当今凝聚态物理一个重要的前沿课题。 关键词：超导体迈斯纳效应BCS理论高温超导体 超导体的基本特征 1超导体的临界温度 我们把电阻突然消失的温度称为超导体的临界温度T C。到目前为止，人们发现周期表中相当一部分元素在各种条件下出现超导电性。 2超导体的临界磁场 用一个磁场加到超导体上之后，当磁场达到某一定值时，超导体就回复了电阻，回到了正常态。假如把磁场平行的加到一根细长的超导棒上，在一定的磁场强度下，棒的电阻突然恢复，使这个电阻突然恢复的磁场值称为临界磁场。 当外磁场强度增加到某一临界值H C时，超导体的导电性受到破坏，材料由超导态转为正常态，临界磁场H c与温度T有关，H c(T)的经验公式为 H C=H C(0)［1-（T/T C）2］[1] (T≦T C) 3临界电流 实验发现，当对超导线通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，

当电流达到某一临界值I C之后，超导体将恢复到正常态，对大多数超导金属元素正常态的恢复是突变的，我们称这个电流为临界电流。 二、迈斯纳效应 1933年德国物理学家Meissner和Ochsenfeld对锡单晶球超导体做磁场分布测量时在弱磁场中把金属冷却进入超导态时的磁感应线似乎一下子被排斥出，保持体内磁感应强度等于零。 当材料处在超导状态时，随着进入超导体内部的增加磁场速度衰减，磁场主要存在于超导体表面一定厚度的薄层内。对于宏观超导体，若把这个薄层看成趋近于零，则可近似认为超导体内部磁感应强度B=0超导体有完全抗磁性，我们称之为理想迈斯纳态，不能理想化的状态称之为一般迈斯纳态。 三、Josephson效应 作为超导载体的Cooper对能以一定几率贯穿能垒,称此为隧道效应。例如,在两层超导物质间夹有厚度为纳米量级的绝缘层,若通过连线导入电流,该电流则以电阻为零的状态流动。 BCS理论的创立 1955年，巴丁应德国出版的《物理学手册》的邀请，写了一篇关于超导理论的述评．这使巴丁对当时的超导研究有了更全面的了解．这时，巴丁已经明确了超导现象的产生涉及3个关键因素：一是电子～声子相互作用；二是能隙的存在：三是速度空间的凝聚． 要真正建立微观理论。关键是要对超导态有一个清晰的物理图像．1956年春天，库珀不负众望，迈出了关键的一步，提出了超导理论所需要的额图像．库珀利用量子场论方法，直接从动力学的角度考虑相互吸引的直接作用，得到了费米面近旁两个动量和自旋都大小相等而方向相反的电子能结合成对。这种电子对被称为“库珀对”。库珀对的提出成为Bcs理论成功的关键．

超导磁储能系统(SMES)及其在电力系统中的应用

高温超导磁储能系统及在电力系统中的应用 一、超导磁储能基本原理 1、什么是超导磁储能系统？ 超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，一般由超导线圈、低温容器、制冷装臵、变流装臵和测控系统部件组成。 超导储能系统可用于调节电力系统峰谷（例如在电网运行处于其低谷时把多余的电能储存起来，而在电网运行处于高峰时，将储存的电能送回电网），也可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善电力系统的稳定性。超导储能系统具有一系列其它储能技术无法比拟的优越性： （1）超导储能系统可长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90%； （2）超导储能系统可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）； （3）由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的大功率和大能量系统； （4）超导储能系统除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长； （5）超导储能系统在建造时不受地点限制，维护简单、污染小。 目前，超导储能系统的研究开发已经成为国际上在超导电力技术研究开发方面的一个竞相研究的热点，一些主要发达国家（例如美国、日本、德国等）在超导储能系统的研究开发方面投入了大量的人力和物力，推动着超导储能系统的实用化进程和产业化步伐。 2、储能工作原理 SMES在电力系统中的应用首先是由Ferrier在1969年提出的。最初的设想是将超导储能用于调节电力系统的日负荷曲线。但随着研究的深入，人们逐渐认识到调节现代大型电力系统的日负荷曲线需要庞大的线圈，在技术和经济上存在着困难。现在，SMES在电力系统应用中的研究重点主要着眼于利用SMES四象限的有功、无功功率快速响应能力，提高电力系统稳定性、改善供电品质等。超导磁能储存的概念最开始来自于充放电时间很短的脉冲能量储存，大规模能量储存开始于电器元件，其原理就是电能可以储存在线圈的磁场中。如果线圈是由超导材料制成，即保持在临界温度以下，即使发生变化，电流也不会发生衰减。线圈卸载荷，可以将电流释放回电路中去。 电流I循环储存在线圈中的能量E为

电磁炉烧管原因

电磁炉烧管原因 电磁炉管25N120炸机后，检查完所有的可疑元件，问题元件全部更换，试开机前的重要前提： 1、把功率调整电阻换新调到中间！ 2、先用1安保险代替原烧坏的10安保险！（毛毛铜丝）预防上电瞬间击穿管 子！ 3、不放锅试开机！观看现象！ 如正常！保险未溶断，那好！放锅看电流，低火4A 中火5A 高火7A 电流过大请断电把功率电位器调整。那么保险丝究竟用多大A数好哪？答：用户使用过程中最理想的安数是3-5A，无一损坏功率管。！ 如果上电 1安保险就熔断！请重新检查可疑元件！。放心你的25N120没有坏！ 学会这招你修电磁炉还怕什么 烧电磁炉IGBT管的八大原因 【1】0，3UF/1200V谐振电容、5UF/400V滤波电容容量变小、失效或不良，将导致电磁炉LC谐振电路频率变化，我们要是查到两个电容有一个不良就一起更换OK。 【2】IGBT激励电路异常，由于振荡电路输出的脉冲，不能直接控制IGBT饱和、导通与截止，必须经过激励电路将脉冲信号放大来完成，如果激励电路有故障，高电压就会嫁到IGBT管上，导致IGBT管瞬间击穿。 【3】同步电路异常，同步电路的作用就是保证加到IGBT管上开关脉冲前沿与IGBT管上的VCE脉冲的后延同步，如果这一电路异常，就会烧IGBT管。 【4】18V电压异常，如果这一点呀异常，就会导致电磁炉上电马上就烧IGBT管【5】散热系统不良，电磁炉工作在大电流状态，其发热量也大，如果散热电路不良也会导致IGBT管烧坏。 【6】单片机异常，如果单片机内部不良，会因工作频率偏移而烧坏IGBT管。 【7】VCE检测电路，由于VCE检测电路将IGBT管的集电极上的脉冲电压经过电阻分压，取样后送到CPU检测该电压的变化，作出相应的指令。当VCE检测的电压异常时，VCE的脉冲幅度值超过了IGBT管的限值，IGBT就会烧坏。 【8】用户的锅具变形，凸凹不平的锅底，会使电磁炉产生的涡流不能均匀的加热， 从而使锅底的温度传感器失效，CPU因检测不到异常的温度而继续加热，导致IGBT管烧坏。以上说的希望同行们注意。 更换IGBT同时记得把驱动管一起换掉（不管是好是坏；很多人测量没坏就没换；代价就是过不了多久再烧IGBT；两个三极管最多1元； 一个IGBT就要翻十几翻了）还要检查下0.2 UF 0.3UF 5UF电容；一切就绪 在交流220V上，串接一个60-100W的灯泡，加锅，接通电源：

超导材料论文

超导材料的研究进展 陈志义 2011326690110 应用物理11（1）班 摘要：超导是金属或合金在较低温度下电阻变为零的性质。超导材料是当代材料科学领域一个十分活跃的重要前沿，其发展将推动功能材料科学的深入发展。高温超导材料经过近 20年的研发，已经初步进入了大规模实际应用和产业化。随着超导材料临界温度的提高和材料加工技术的发展，它将会在许多高科技领域获得重要应用。 关键词：超导高温超导体进展超导超导材料临界温度进展 引言：随着社会的进步，工业的发展，人们对能源的需求量越来越大。但是，像石油、煤等能源储备有限且不可再生。故而，如何在有限能源的条件下使社会健康稳步地发展，亦即如何做到可持续发展成了当今人们亟需解决的问题。对于这些问题的解决方法，超导材料表现出了巨大的潜力。长期以来，如何找到一种完全没有电阻，能消除电能损耗的导电材料，一直是物理学家和材料科学工作者梦寐以求的愿望。1911年，荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯首次意外地发现了超导现象：将水银冷却到接近绝对零度时，其电阻突然消失。这一现象的发现为解决电路损耗带来了福音。从此，对于超导材料的研究如火如荼。 一、超导材料的概念 超导材料是在低温条件下能出现超导电性的物质。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。超导材料的发展经历了从低温到高温的过程，经过无数科学家的努力，超导材料的研究已经取得了巨大的发展。近年来，随着材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度也越来越高。高温超导材料的制备工艺也得到了长足的发展，一些制备高温超导材料的材料陆续被科学家发现。现在，超导材料的研究主要集中在超导输电线缆，超导变压器等电力系统方面，还有，利用超导材料可以形成强磁场，是超导材料在磁悬浮列车的研究上有了用武之地，另外，超导材料在医学，生物学领域也取得了很大的成就。超导材料的研究未来，超导材料的研究将会努力向实用化发展。一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。 二、超导材料的分类 超导材料分为低温超导材料和高温超导材料。 1、低温超导材料 何谓低温超导材料？低温超导材料是具有低临界转变温度(T c<3OK=在液氦温度条件下工作)的超导材料，分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌)，T c 为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体，T c在9K以上。低温超导材料一般都需在昂贵的液氦环境下工作,由于液氦制冷的方法昂贵且不方便，故低温超导体的应用长期得不到大规模的发展。低温超导材料的应用分为：强电应用，主要包括超导在强磁场中的应用和大电流输送；弱电应用，主要包括超导电性在微电子学和精密测量等方面的应用。 2、高温超导材料 高温超导体材料(HTS)具有超导电性和抗磁性两个重要特性。要让超导体得到现实的应用，首先要有容易找到的超导材料。即主要研究方向就是寻找能在较高温度下存在的超导体材料。高温超导材料用途非常广泛，大致可分三大类：大电流应用、电子学应用和抗磁性应用。大电流应用是由于超导材具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得的稳定强磁场。超导体的基本特性之一是当它处于超导态时具有理想的导电性，同时由于其载流能力远远强于常规导体，因此，利用超导体可以传输大电流和产生强磁场，并且没有电阻热损耗。电工设备的基本特点是大电流、强磁场和高电压，因此在电工设备中使用超导材料可以减少电气损耗、提高效率、缩小体积、减轻重量、降低成本，还可以提高装置

超导体的电磁学性质及热力学解释

超导体的电磁学性质及热力学解释 超导电是在低温下具有广泛性的现象，现在已知道，有二十多种元素，大量的化合物，都在一定的临界温度下，转入所谓超导电状态。超导体与温度、磁场、电流密度的大小密切相关，这些条件的上限分别称为临界温度(critical temperature, Tc)、临界磁场(critical magnetic field, Hc)和临界电流密度(critical electric current density, Jc)。超导电性有两个最基本的特性：完全导电性和完全抗磁性。常压下，元素中超导临界温度最高的是Nb(9.26K)，最低的是Rh(0.0002K)。近年来人们始终在努力寻求临界温度更高的所谓高 Tc 超导材料，到目前为止，已经发现了三代高温超导材料，第一代为镧系高温超导材料，第二代为钇系高温超导材料，第三代为铋系、铊系及汞系高温超导材料。 1.超导体的电磁学性质 1.1 零电阻 1911年荷兰物理学家昂内斯(H.R.Onnes)在研究水银在低温下的电阻时，发现当温度降低至4.2K以下后，水银的电阻突然消失，呈现零电阻状态。昂内斯便把这种低温下物质具有零电阻的性能称为超导电性。 电阻是用灵敏电位计测量通过一定电流样品上的电压降而确定的，样品本身被浸在液氦中。当时发现 Hg 的电阻在 4.2K 左右陡然下降。实验证明，测量电流愈小，电阻变化愈尖锐，用足够小的测量电流能使电阻的下降集中发生在 0.01K 的狭窄范围内。在这个转变温度以下，电阻完全消失。 汞在液氦温度左右的电阻变化如下图所示。 上述检测方法由于仪器的灵敏度问题而受到质疑。Onnes利用“持久电流”实验解决了这个问题。在外磁场作用下，使环状的样品发生上述转变，然后撤去磁场，这时在环内产生感生电流。他发现当温度降到临界温度以下，用磁针在低温容器之外检验感生电流，结果在很长时间内，完全不能发现任何变化。而温度提高到临界温度以上时，电流立即消失。 总结大量的实验，可以认为已经完全确立，许多物质在一定的转变温度下，电阻完全消失，物质转变到所谓超导电状态。

超导材料基础知识介绍

超导材料基础知识介绍 超导材料具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。 特性超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能。 ①零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。 ②完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。 ③约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 基本临界参量有以下 3个基本临界参量。 ①临界温度:外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨，为0.012K。到1987年，临界温度最高值已提高到100K左右。 ②临界磁场：使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，以Hc表示。Hc与温度T 的关系为Hc=H0[1-(T/Tc)2]，式中H0为0K时的临界磁场。 ③临界电流和临界电流密度：通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态，以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic 称为临界电流密度，以Jc表示。 超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例，从1911年荷兰物理学家H.开默林－昂内斯发现超导电性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的 Tc才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间，新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景，米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。 分类超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶

电磁炉间歇加热原因

美的电磁炉这几个故障最主要的就是同步电路， 检修方法，查同步电路，很简单，大部分美的电磁炉都在LM339的6，7脚，要正常有一个黄金数据点，就是7脚电压必须比6脚至少高0.2V,哪怕只高0.17V 也会出现奇怪的故障。你查那些大电阻虽然看起来是正确的，但你不要忘记了。下面那个几K的电阻，哪怕只升高了2K，也会改变6，7脚之间的电压差。而几K的误差往往正好在万用表的误差范围之内。所以用万用表检查往往是好的，而且一般也认为这个电压肯定是正确的。但实际上，这正是关键所在。对于我们维修人员来说要找到精确的五环电阻几乎是不可能完成的任务，所以有时候就要灵活更换了。 还有要说明的是，同样6，7脚的电压差也不要相差太多，否则会出现更古怪的故障。 有许多电磁炉与美的的这个特点很相似，但也有很不一致的，比如万利达电磁炉就不是这样。它是另一种很有特色的电磁炉。 很多修理人员往往关注的是一些关键点的电压值，但对于电磁炉来说更重要的是电压差。这个同步电路就是如此。 如果理解了这一点就能够修理好很多故障，完全不用电路图就能够轻松快速修理好大部分问题。 美的电磁炉不论啥型号的，有一通病，不需修理换件，变换使用方法就能正常使用：有时加热，有时不加热。变换使用方法就是：当开电源后，出现加热又停，断断续续现象，无法煮饭或做菜时，（查同步检测电阻没问题，即检查修理时发现不了问题所在），可以先按“定温”，少许工作一会，再按“煮饭”就加热正常了。（有时一次解决不了就需重复一次）。这是自己在维修实践中总结的行之有效方法，奉献给大家。 间歇加热, 查板上那几个大电阻, 阻值变了就会这样, 线盘中间的热敏电阻变值或坏, 也会这样(常温在100K左右, 温度越高, 阻值越小) 还是那个功率电位器, 漏电也会 还有LM339 6脚的走线如有从贴片电阻下面走过的, 最好试下切断这根线, 另外飞一根线上去, 板间漏电 还有看下300V的滤波电容，有问题也会这样 曾修过..找了许久才发现是驱动电路的问题.只要能加热IGBT肯定是好的.LM399坏的也不多..有时候驱动三极管就算表面测量不坏,他的放大能力可能没了外围分立元件可能变值了有些位置可能堆积的油烟过多....... 300v/5UF的电容有没有鼓包，就是那种黑色的好似橡皮的那种，还有就是功率调整电位器开路，换新的要量电流不要超过原来功率 美的电磁炉间歇加热的维修方案 鉴于在维修期间遇到的间歇加热的问题，在此特总结自己的维修经验和各位同仁分享 1 、显示板换下来；维修时，先更新显示板试机若整机正常，即原来显示板已受损 2 、再把线跳起来：若显示板正常，这时先把同步比较电路取样电阻与原电路断开，断开后取样电阻在电路板正面用导线与以339 第 6 脚相连接 3 、用电阻降下来：若把线跳起来故障仍存在，这时应先测客户家电网电压，在220V时LM339 第7 脚电压应大于第6脚电乐的＋0. 2V，若电网电乐在250V时LM339 第7脚电压应大于第 6

浅谈储能技术

浅谈储能技术 电力工程学院电自144 吕正伟 20141050141616 通过这连个星期的学习，我对电力系统这个行业有了更加深入得了解，各种新奇的技术和应用让我们大开眼界，以前一直以为电力系统就是发发电，送送电。听了老师所讲的以后我才知道电力系统还远远不止这些，除了发电送电以外还有很多其他的技术比如储能技术、变电技术等等。而现在我主要介绍的是储能技术。 储能技术主要分为储电与储热。目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。 储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。 目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢

等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。 压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。 机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。 1、抽水储能 抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。 2、压缩空气储能

超导材料的特性及应用

浅谈超导材料的超导特性及应用 摘要：作为一种新型材料，超导材料越来越广泛地应用到各个领域，人类对超导电性及其应用将越来越重视。超导材料的应用有着巨大的潜力和发展前景，这是不容置疑的。超导的实用前景似乎既近既远，近者，在人类的生活中已得到了超导电技术带来的好处，如医用的核磁共振成像的超导磁体；同时，在电子器件上的应用，近几年将会在市场上出现。远者，人们会看到例如在微波通讯、计算机器件、储能及平衡电网方面的应用。在总结超导电性的同时，本文将就超导材料的应用作简要的介绍。 关键字：超导、特性、应用、前景 1、超导材料的超导特性 导体在温度下降到某一值时，电阻会突然消失，即零电阻，这一现象称为“超导现象”，将具有超导性的物质，称为超导体，超导体如钛、锌、铊、铅、汞等，在超导状态，当温度降至温度（超导转变温度）时，皆显现出某些共同特征。1.1电阻为零。一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。有人做过实 验，发现超导环中的电流持续了二年半而无显著衰减。 1.2完全抗磁性。这一现象是1933年德国物理学家迈斯纳等人在实验中发现的， 只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后，该超导材料便把磁力线排斥体外，因此其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。 2、超导材料的应用 2.1 超导应用的巨大潜力 超导态是物质的一种独特的状态，它的新奇特性，立刻使人想到要将它们应用到技术上。超导体的零电阻效应显示其具有无损耗输运电流的性质。工业、国防、科研上用的大功率发电机、电动机如能实现超导化，将大大降低能耗并使其小型化。利用超导隧道效应，人们可以制造出世界上最灵敏的电磁信号的探测元件和用于高速运行的计算机元件。用这种探测器制造的超导量子干涉磁强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化，也能测量人的脑磁图和心磁图。超导体用于微波器件可以大大改善卫星通讯的质量。 因此，超导体显示了巨大的应用潜力。 2.2 超导材料在强电方面的应用

储能技术研究进展

储能技术研究进展 能源短缺和环境恶化是全球性问题，开发可再生能源，实现能源优化配置，发展低碳经济，是世界各国的共同选择。但是，可再生能源受天气及时间段的影响较大，具有明显的不稳定、不连续和不可控性。需要开发配套的电能储存装置，来保证发电、供电的连续性和稳定性。国外有关研究表明，如果风电装机占装机总量的比例在10%以内，依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全。但如果所占比例达到20%甚至更高，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并人常规电网。 现有的储能技术主要包括物理储能、电化学储能、电磁储能、氢储能、相变储能和热化学储能等类型。其中，物理储能、电化学储能、电磁储能和氢储能主要储存电能，物理储能包括抽水储能、压缩空气储能级飞轮储能等；电化学储能包括铅酸、锂离子、镍镉、液流和钠硫等电池储能；电磁储能包括超导储能和超级电容储能；为了实现氢储能完整的转换链，就要从氢气的制取、储存、发电等方面整体规划，在关键技术上进一步突破。而相变储能和热化学储能主要储存热能或由电能转化的热能，相变储能按材料的组成成分可分为无机类、有机类（包括高分子类）以及复合类储能材料；热化学储能基于热化学反应，而热化学反应体系主要包括金属氢化物体系、氧化还原体系、有机体系、无机氢氧化物体系以及氨分解体系。 1. 物理储能 物理储能一般用于大规模储能领域，主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中抽水储能是主要的储能方式。物理储能是利用天然的资源来实现的一种储能方式，因此更加环保、绿色，而且具有规模大、循环奉命长和运行费用低等优点。缺点是建设局限性较大，其储能实施的地理条件和场地有特殊要求。而且因为其一次性投资较高，一般不适用于小规模且较小功率的离网发电系统。 1.1 抽水储能 目前在电力系统中应用最广泛的一种物理储能技术，即为抽水储能。它是一种间接的储能方式，用来解决电网高峰与低谷之间的供需矛盾。水库中的水被下半夜过剩的电力驱动水从下水库抽到上水库储存起来，然后在第二天白天和前半夜将水闸打开，放出的水用来发电，并流入到下水库。即使在转化间会有一部分能量因此而流失，但在低谷时压荷、停机等情况下，使用抽水储能电站仍然比增建煤电发电设备来满足高峰用电而来得便宜，具有更佳的效果。除此以外，抽水

超导材料应用与制备概况

摘要：新型超导材料一直是人类追求的目标。本文主要从超导材料的性质，制 备，应用等方面探索超导材料科学的发展概况。随着高温超导材料制备方法的不断成熟，超导材料将越来越多的应用于尖端技术中去，超导材料的应用将给电工技术带来质的飞跃，因此，超导材料技术有着重大的应用发展潜力，可解决未来能源，交通，医疗和国防事业中的重要问题。 关键词：超导材料强电应用弱电应用超导制备 1. 引言 1911年荷兰科学家onnes发现纯水银在附近电阻突然消失，接着发现其他一些金属也有这样的现象，随着人们在Pb和其它材料中也发现这种性质：在满足临界条件（临界温度Tc，临界电流Ic，临界磁场Hc）时物质的电阻突然消失，这种现象称为超导电性的零电阻现象。只是直流电情况下才有零电阻现象，这一现象的发现开拓了一个崭新的物理领域。 超导材料具有1）零电阻性2）完全抗磁效应3）Josephson效应。这些性质的研究与应用使得超导材料的性能不断优化，实现超导临界温度也越来越高。一旦室温超导达到实用化、工业化，将对现代科学技术产生深远的影响。 2. 超导材料主要制备技术 控制和操纵有序结晶需要充分了解原子尺度的超导相性能。有序、高质量晶体的超导转变温度较高 ,晶体质量往往强烈依赖于合成技术和条件。目前，常用作制备超导材料的技术主要有： 2.1.1单晶生长技术 新超导化合物单晶样品有多种生长方法。溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度 ,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。但是 ,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。浮动熔区法常用来制备大尺寸的样品 ,但局限于已知的材料。这种技术是近几年出现的一些超导氧化物单晶生长的 主要技术。这种技术使La 2 - x Sr x CuO 4 晶体生长得到改善 ,允许对从未掺杂到高度 掺杂各种情况下的细微结构和磁性性能进行细致研究。在T 1Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 9+d 和 Bi 2Sr 2 CaCu 2 O 8 中 ,有可能削弱无序的影响从而提高临界转变温度。最近汞基化合 物在晶体生长尺寸上取得的进展 ,使晶体尺寸较先前的纪录高出了几个数量级。但应该指出的是即使是高 Tc的化合物 ,利用溶液生长技术也可制备出高纯度的YBCO等单晶。 2.1.2高质量薄膜技术 目前 ,薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE ) 、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。MBE能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜 ,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势 ,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。 在过去的 20年里 ,多种高温超导薄膜生长技术快速发展。有些技术已经适用于其它超导体的制备。目前所使用主要方法有溅射和激光烧蚀（脉冲激光沉积）。类似分子束外延这种先进薄膜生长技术也已经发展得很好。臭氧或氧原