由于超導(dǎo)體的電阻為 .如果用超導(dǎo)材料來制作電子元件.電子元件在通電時(shí)將不會(huì) .可以延長電子元件的使用壽命且降低電能損耗.同時(shí)元件尺寸還可以大大縮小. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

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超導(dǎo)現(xiàn)象

  1911年,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn),水銀的電阻率并不像預(yù)料的那樣隨溫度降低逐漸減小,而是當(dāng)溫度降到4.15K附近時(shí),水銀的電阻突然降到零.某些金屬、合金和化合物,在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時(shí),它們的電阻率突然減小到無法測量的現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象.能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫做超導(dǎo)體.超導(dǎo)體由正常態(tài)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為這種物質(zhì)的轉(zhuǎn)變溫度(或臨界溫度)Tc.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬元素以及數(shù)以千計(jì)的合金、化合物都能在不同條件下顯示出超導(dǎo)性.如鎢的轉(zhuǎn)變溫度為0.012K,鋅為0.75K,鋁為1.196K,鉛為7.193K.

  經(jīng)典理論對超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因無法解釋,為了從微觀上對這一現(xiàn)象進(jìn)行解釋,花費(fèi)了固體物理學(xué)家近半個(gè)世紀(jì)的心血,直到1957年才由巴丁、庫珀和施里弗建立了完整的超導(dǎo)微觀理論.為此,他們榮獲了1972年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

  我們知道,在大的電磁鐵或電機(jī)中,通過線圈的電流很強(qiáng),為了避免產(chǎn)生過多的熱量,線圈就必須用較粗的線繞或采取冷卻措施.如果用超導(dǎo)體做線圈,就可以避免這種缺點(diǎn).現(xiàn)在用超導(dǎo)體制造電機(jī)方面的研究工作已取得較大的進(jìn)展.

  超導(dǎo)電纜的研究應(yīng)用,也有很大進(jìn)展.超導(dǎo)電纜埋在地下,損耗小,有利于節(jié)約能量,保護(hù)環(huán)境和節(jié)約土地.

  超導(dǎo)現(xiàn)象在高能物理領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用.用超導(dǎo)線圈制成的電磁鐵能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場,對于核聚變時(shí)約束等離子體和粒子加速器實(shí)驗(yàn)裝置都有很大用處.

  目前阻礙超導(dǎo)現(xiàn)象大規(guī)模應(yīng)用的主要問題是它要求低溫.如果能得到在室溫下工作的超導(dǎo)材料,可能會(huì)使整個(gè)工業(yè)的發(fā)展發(fā)生巨大的變化.對新的超導(dǎo)材料的研究工作,我國已走在世界的前列.

結(jié)合文中的內(nèi)容,回答以下問題:

(1)什么是超導(dǎo)體?

(2)超導(dǎo)體有什么應(yīng)用?

(3)超導(dǎo)體目前不能大規(guī)模應(yīng)用的原因是什么?

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我國建造世界上第一個(gè)全超導(dǎo)大型非園托卡馬克HT-7U,成為國際最先進(jìn)的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產(chǎn)生強(qiáng)大的縱向磁場,變壓器用來感應(yīng)產(chǎn)生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機(jī)械強(qiáng)度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10-6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進(jìn)入物質(zhì)第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準(zhǔn)備了條件.當(dāng)?shù)入x子體的溫度達(dá)到幾千萬度甚至幾億度時(shí),原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時(shí)還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時(shí)間,這種聚變反應(yīng)就可以穩(wěn)定地持續(xù)進(jìn)行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時(shí)間三者乘積稱為“聚變?nèi)胤e”,當(dāng)它達(dá)到1022時(shí),聚變反應(yīng)輸出的功率等于為驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應(yīng)才能自持進(jìn)行.
問題1:什么是輕核聚變反應(yīng)?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進(jìn)行?
問題2:用普通容器能否承裝反應(yīng)原料?用什么技術(shù)性措施能解決該問題?
問題3:如何產(chǎn)生如此強(qiáng)大的磁場?什么叫低溫超導(dǎo)現(xiàn)象?該現(xiàn)象是否遵循歐姆定律?超導(dǎo)現(xiàn)象在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)?
問題4:為什么在托卡馬克中設(shè)置真空室?核聚變過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?
問題5:核聚變反應(yīng)需要什么條件才能自持進(jìn)行?如果等離子體密度大約為1.02×10-6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時(shí)間需達(dá)到多少時(shí)核聚變才能自持進(jìn)行?

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        我國建造世界上第一個(gè)全超導(dǎo)大型非園托卡馬克HT﹣7U,成為國際最先進(jìn)的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產(chǎn)生強(qiáng)大的縱向磁場,變壓器用來感應(yīng)產(chǎn)生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機(jī)械強(qiáng)度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10﹣6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進(jìn)入物質(zhì)第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準(zhǔn)備了條件.當(dāng)?shù)入x子體的溫度達(dá)到幾千萬度甚至幾億度時(shí),原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時(shí)還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時(shí)間,這種聚變反應(yīng)就可以穩(wěn)定地持續(xù)進(jìn)行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時(shí)間三者乘積稱為“聚變?nèi)胤e”,當(dāng)它達(dá)到1022時(shí),聚變反應(yīng)輸出的功率等于為驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應(yīng)才能自持進(jìn)行.
問題1:什么是輕核聚變反應(yīng)?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進(jìn)行?
問題2:用普通容器能否承裝反應(yīng)原料?用什么技術(shù)性措施能解決該問題?
問題3:如何產(chǎn)生如此強(qiáng)大的磁場?什么叫低溫超導(dǎo)現(xiàn)象?該現(xiàn)象是否遵循歐姆定律?超導(dǎo)現(xiàn)象在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)?
問題4:為什么在托卡馬克中設(shè)置真空室?核聚變過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?
問題5:核聚變反應(yīng)需要什么條件才能自持進(jìn)行?如果等離子體密度大約為1.0×10﹣6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時(shí)間需達(dá)到多少時(shí)核聚變才能自持進(jìn)行?

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我國建造世界上第一個(gè)全超導(dǎo)大型非園托卡馬克HT-7U,成為國際最先進(jìn)的磁約束聚變裝置.托卡馬克裝置的主體包括兩大部分,就是磁場系統(tǒng)和真空系統(tǒng).磁場系統(tǒng)包括縱場線圈和加熱場的變壓器.縱場線圈用來產(chǎn)生強(qiáng)大的縱向磁場,變壓器用來感應(yīng)產(chǎn)生等離子體電流.真空室一般由薄壁不銹鋼制成,既要考慮到足夠的機(jī)械強(qiáng)度,又要有足夠的電阻值,還必須留有絕緣縫隙,保證磁場的滲透.抽氣系統(tǒng)一般采用大抽速的渦輪分子泵,將真空室抽成10-6Pa以上的超高真空,滿足等離子體對純凈環(huán)境的要求.聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態(tài),也即進(jìn)入物質(zhì)第四態(tài).等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體.在等離子體中,由于高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準(zhǔn)備了條件.當(dāng)?shù)入x子體的溫度達(dá)到幾千萬度甚至幾億度時(shí),原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時(shí)還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時(shí)間,這種聚變反應(yīng)就可以穩(wěn)定地持續(xù)進(jìn)行.等離子體的溫度、密度和熱能約束時(shí)間三者乘積稱為“聚變?nèi)胤e”,當(dāng)它達(dá)到1022時(shí),聚變反應(yīng)輸出的功率等于為驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應(yīng)才能自持進(jìn)行.
問題1:什么是輕核聚變反應(yīng)?需要什么條件?為什么要在如此苛刻的條件下進(jìn)行?
問題2:用普通容器能否承裝反應(yīng)原料?用什么技術(shù)性措施能解決該問題?
問題3:如何產(chǎn)生如此強(qiáng)大的磁場?什么叫低溫超導(dǎo)現(xiàn)象?該現(xiàn)象是否遵循歐姆定律?超導(dǎo)現(xiàn)象在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)?
問題4:為什么在托卡馬克中設(shè)置真空室?核聚變過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?
問題5:核聚變反應(yīng)需要什么條件才能自持進(jìn)行?如果等離子體密度大約為1.02×10-6kg/m3,溫度為1.16×108℃熱能約束時(shí)間需達(dá)到多少時(shí)核聚變才能自持進(jìn)行?

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能源、信息和材料是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱。某些物質(zhì)在溫度降到一定程度時(shí),電阻會(huì)變?yōu)榱,這種物質(zhì)叫超導(dǎo)體。如果把超導(dǎo)現(xiàn)象應(yīng)用于實(shí)際,會(huì)給人類帶來很大的好處,如使用超導(dǎo)材料輸電可以大大降低由于電阻引起的            

 

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