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超導體(superconductor)

在19世紀末,大多數的氣體都已經可以被液化,唯獨氦氣仍無法被液化,因此氦氣一度被稱為是永久氣體。但在1911年歐尼斯利用液態氦冷卻高純度的金屬水銀,首次發現水銀在4.15K時,其電阻會忽然消失,這時候的水銀稱為超導體。(註2)

特性(註2)

1. 零電阻:4.15k為水由常態導體變為超導體的臨界溫度,並且除了水銀外,其他導體物質在其溫度低於各自臨界溫度時,電阻也會完全消失而成為超導體。以超導體做成導線,當有電流通過時,此電流將用不衰滅,而成為永久電流。不過在超導體內引發的電流,也有其上限(稱為臨界電流),超過此上限,超導態會立刻消失。
2. 完全反磁性:利用此特性,若超導體放在一個普通磁鐵上方,則會因排斥作用而懸浮在空中,這就是磁浮現象。

應用

超導體可以產生非常強的磁場,如果用來將火車托起,可以用來做成磁浮列車,利於高速行駛,電能幾乎無耗損,在能量的利用上更經濟,更是免除了火車與路軌之間的磨擦力,因此列車不但快速且平穩。磁浮列車路軌壽命是80年,普通路軌只有60年,且磁浮列車啟動後39秒內即達到最高速度。估計未來的磁浮火車能以高達 500 km/h 的速度行駛,比現在最快的火車速度要高一倍。此外,磁浮火車非常寧靜。但磁浮列車有一個缺點,就是建造導軌的費用昂貴;且磁浮火車只能在這些導軌上走,大大限制了它的發展。(註1)

關鍵字

中文關鍵字:超導體
英文關鍵字: superconductor

參考書目

註1: 觀念物理V,電磁學.核物理,休伊特著,陳可崗譯,天下遠見出版,大和圖書書報股份有限公司總經銷,2001。
註2:高中基礎物理全,鄭呈因,高雄新莊高中編,龍騰出版社。