蛋白质消化炉是一个小的正数
介质在温度低于居里温度时像铁磁体,但它的磁化率和自发 磁化强度都比铁磁体的磁化率和自发磁化强度要小;当温度高于居里温度时, 变为顺磁体蛋白质消化炉磁铁矿———磁性氧化铁FeO就是一种熟知的亚铁磁体,它的化学成分是 34 (FeO)(FeO).当磁铁矿中的二价铁离子被其它金属离子所取代后所形成的物质 23 §9. 9 5 超导物理 1 1 称为铁淦氧磁体,即铁氧体.铁氧体有相当大的自发磁化强度,可以用作磁性元件 的材料.铁氧体的电阻率相当大,具有半导体的性质,又被称为磁性半导体. 高频无线电技术的发展,需要能够减少涡流损耗的高电阻磁性材料.铁氧 体就大大优于金属铁磁体.正因为如此,现在高频技术领域,磁性元件的材料 充满了各种类型和特点的铁氧体. 反铁磁体 反铁磁体— ——介质在温度低于奈耳温度T时,它的磁化率同磁场的取向 N 有关,,随温度上升而上升.当温度高于奈耳温度T时,它 N 的行为像顺磁体,磁化率遵从居里-外斯定律.MnO、MnF、NiO、CoF2 等晶 2 体都是反铁磁体. 奈耳由于他对反铁磁性的发现和研究,获1970年诺贝尔物理学奖. 超顺磁体 铁磁性物质的颗粒小于临界尺寸时,外磁场产生的磁取向力不足以抵抗热 扰动的干扰,其磁化性质与顺磁体相似,这类介质称为超顺磁体. 超顺磁体的临界尺寸与温度有关,随温度的增加而增加.球状铁颗粒在室 温的临界半径为12.5nm.超顺磁体和铁磁体不同,磁化时没有磁滞现象.超 顺磁体的磁化率比一般顺磁体大得多
许多金属、合金、化合物在温度低于某一临界温度时,电阻完全消失.物 质的这种零电阻现象称为超导电性,具有超导电性的材料称为超导体. 超导体的基本电磁性质: 1.零电阻 1911年,昂内斯发现水银的电阻在温度T=4.2K时突然下降到无法检测 的程度.不但是纯水银,即使在水银内加入一些杂质后,甚至汞和锡的合金也 具有这性质.昂内斯把这种性质称为超导电性.昂内斯的实验标志着超导电性 的发现,昂内斯因此获得了1913年诺贝尔物理学奖. 柯林斯为了验证处于超导态的超导体的电阻率是否真的严格为零,曾设计 了一个利用磁场在超导铅环中感应电流,然后观察其随时间衰减的实验.实验 的办法是把金属铅环放在磁场中,突然撤去磁场,在环内就会产生感生电流.
第九章 凝聚态物理、材料物理和介观物理 2 金属环有电阻R和电感L.由于电阻产生的热损耗,将使感生电流逐渐减少, 最后衰减到零.衰减的速度与电感和电阻的比值L/R有关.L/R的值越大,衰 减越慢.如果金属铅环是超导体,电阻为零而电感不为零,电流将会不衰减地 持续下去. 实验的结果是,经过了两年半也没有观察到电流有丝毫的衰减.测量电流 -23 变化的实验给出,超导体铅的电阻率小于3.6×10Ω·cm,比常温下铜的电 阻率1.67×10-6 Ω·cm要小4.64×1016倍.这个实验结果表明超导体的电阻 率确实是零. 超导体的温度降到某一临界温度T以下时,电阻突然消失,这是超导体 c 的基本特性.
2.完全抗磁体 既然超导体内电阻为零,在超导体内部不可能存在电场.根据电磁感应定 律,超导体内的磁通量保持不变,即超导体内磁场不能随时间变化而改变.如果 对超导体施加外磁场时,磁通量将不能进入超导体内.但如果超导体材料在没有 成为超导体之前,已经放在外磁场中,即材料中已有磁通量通过.然后降低温度 到临界温度以下,使材料进入超导体状态.这时是否超导体内将保持不随时间改 变的固定的磁通量?如果是这样,再撤掉外磁场,超导体将表现为像一个永磁 体,并且在超导体内产生为保持磁通量存在的永久性的感生环行电流. 1933年,迈斯纳和欧欣费尔德进行实验,把一个圆柱形处于正常态的样品 放在垂直圆柱形轴的磁场中冷却到超导态,并用小检验线圈检查样品周围的磁 场分布.结果是,转变到超导体状态后,磁场分布发生了变化,磁通量完全被排斥 在圆柱体之外,并且在撤去外磁场后,磁场完全消失.这个实验表明:超导体是完 全的抗磁体,超导体内部的磁感应强度等于零.这个效应称为迈斯纳效应. B= μ(H+M), M= χH, M=-H. 0 介质中磁感应强度B正比于磁场强度H和磁化强度M之和.超导体中磁感应 强度B=0表明超导体中磁化率 χ=-1.磁化强度等于磁场强度的负值.
3.临界磁场 把处于临界温度以下的超导体放到外磁场中,当外磁场增加到某一值时, 超导体会出现电阻,变回到正常态.破坏超导电性的磁场值叫临界磁场H, 它是温度的函数,随温度T的上升而下降.临界磁场H和温度T以及临界温 c 度T的关系近似为 c H(T)=H(0)1- TT. cc c2 用磁化率来描述超导体的完全抗磁性和临界磁场H,如图9-2所示. c 把处于临界温度以下的超导体放到外磁场中,超导体的磁化率等于-1. §9. 9 5 超导物理 1 3 图9-2 两类超导体的磁化率 当外磁场增加到临界磁场H时,超导体会出现电阻,变回到正常态,磁化率 c 变为零.这是第一类超导体的情况.还有一类超导体称为第二类超导体.第二 类超导体有两个临界磁场H和Hc. c12 用磁化率来描述第二类超导体的抗磁性和两个临界磁场H和H:把处 c1c2 于临界温度以下的第二类超导体放到外磁场中,超导体的磁化率等于-1.当 外磁场增加到超过第一个临界磁场H时,超导体的磁化率