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高温超导原理
(电阻与超导)
说到超导首先要弄清电阻的成因,电阻一般认为是自由电子,在电场作用下定向运动与原子碰撞产生的阻力,这种对电阻的定义不能说明电阻的本质,导体中的自由电子在有无外电场的作用下都有热运动,这种热运动烈度远大于外电场的电子定向移动速度,电子在外电场作用下的定向移动会产生大量的电阻热能耗,导体中本身的热运动也同样会使电子自身的热运动速度逐渐降低,最终会使电子趋于靜止,显然这于事实不相符,电子的热运动碰撞原子并不会使电子动能减少,也不会发热,电子的运动不可能于原子有真正的粒子间的碰撞,自由电子与原子外层的电子间存在着较强的电斥力,电子只能在原子间电场力平衡的区域运动,电子在电场力平衡的区域运动,不存在碰撞,不存在能损,更不可能因此而发热,因此电阻的成因,并不是因为电子对原子的碰撞的能损,应另有原因。
导体多种多样,有能够移动的电荷,就能形成电流,就可以称为导体,导体有金属、有非金属,有液体等,最常利用的是金属导体。金属一般都有导电性,导电性实质上是材料分子间,存在自由移动的电子,导电性不是金属的专利,存在自由移动的电子或电荷,都可以导电,导电体的导电能力是不同的,有良导体,导体和半导体和绝缘体之分,导电能力的强弱和材料中的自由电荷的数量有关,也和电荷流动环境有关,如温度、材料结构等。导体中阻碍导电能力的因子称为电阻。
金属晶体内的自由电子并不自由,电子的热运动产生磁场,各运动电子的感应磁场相互耦合,形成相互联动的电子磁场涡流,金属晶体内不同电子涡流间相互作用,使之呈热平衡态。金属晶体内本是电场等势体,各处电势都相同,当有外电场施加于金属两端时,金属晶格间就有了电势差,电势差驱动电子定向流动,金属晶格间的电子呈电子涡旋结构,缠绕于晶格间,电子要定向移动,必先解除缠绕于晶格间的电子涡旋,这种解旋要有一定能量,这一解旋能,就是导体电阻消耗的能量,称之为电阻。金属导体内温度越高,电子的热运动越强,电
