Номер 5, страница 17 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 5. Зависимость удельного сопротивления проводников и полупроводников от температуры. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 5, страница 17.

5. Какое физическое явление называют сверхпроводимостью?

Сверхпроводимость — это квантовое физическое явление, которое наблюдается у некоторых материалов (называемых сверхпроводниками) при их охлаждении ниже определённой критической температуры ($T_c$). Оно характеризуется двумя фундаментальными свойствами: полным отсутствием электрического сопротивления и выталкиванием магнитного поля из объёма материала (эффект Мейснера).

Явление было открыто в 1911 году голландским физиком Хейке Камерлинг-Оннесом при изучении свойств ртути, охлаждённой с помощью жидкого гелия. Он обнаружил, что при температуре около 4.2 К ($ -269°C $) электрическое сопротивление ртути скачкообразно падало до нуля.

Ключевыми свойствами сверхпроводимости являются:

• Нулевое электрическое сопротивление. В сверхпроводящем состоянии электрический ток может протекать по проводнику бесконечно долго без потерь энергии. Сопротивление материала становится равным нулю: $R=0$. Это позволяет создавать незатухающие токи в замкнутых сверхпроводящих контурах.

• Эффект Мейснера. Это свойство отличает сверхпроводник от идеального проводника. При переходе в сверхпроводящее состояние материал активно выталкивает из своего объёма силовые линии внешнего магнитного поля. Внутри сверхпроводника магнитное поле равно нулю, что делает его идеальным диамагнетиком.

• Наличие критических параметров. Сверхпроводящее состояние разрушается, если температура $T$ превышает критическую $T_c$, внешнее магнитное поле $H$ превышает критическое $H_c$, или плотность тока $J$ превышает критическую $J_c$.

Теоретическое объяснение для традиционных сверхпроводников даёт теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ). Согласно ей, при низких температурах электроны объединяются в куперовские пары за счёт взаимодействия с колебаниями кристаллической решётки. Эти пары движутся через кристалл как единое целое без рассеяния, что и обеспечивает нулевое сопротивление.

Благодаря своим уникальным свойствам сверхпроводимость находит применение в создании мощных электромагнитов для МРТ и ускорителей частиц, в разработке поездов на магнитной левитации (маглев) и в перспективных технологиях передачи энергии без потерь.

Ответ:

Сверхпроводимость — это физическое явление, заключающееся в свойстве некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критической температуры), а также выталкивать из своего объёма магнитное поле.