Қ.Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік мемлекеттік университеті
Физика – математика факультеті
Физика кафедрасы
СӨЖ
Тақырыбы: Асқын өткізгіштік құбылысы.
Мамандығы: 6B05301- Физика
Пәні: Олимпиадалық есептер шығару әдістер
Орындаған: Серікбай.А.Т 3ФКО
Тексерген : Тасқалиев.А.Қ
Ақтөбе қаласы
2021 жж.
Асқын өткізгіштік құбылысы
Асқын өткізгіштік — кейбір өткізгіштерді белгілі бір алмағайып температураға (Та) дейін суыту кезінде олардың электрлік кедергісінің секірмелі түрде кенет нөлге дейін төмендеу құбылысы. Сынаптың температурасын Т = 4,15 К-ге төмендеткен кезде бұл құбылысты алғаш рет (1911) голланд физигі Х.Коммерлинг-Оннес байқаған. Ол кейін Т1Та температура кезінде күшті магнит өрісінде (НТНа) сынаптың электрлік кедергісінің қалпына келетіндігін де анықтаған (мұндағы На — алмағайып магнит өрісінің кернеулігі). Егер ТтТа және НТНа болса, онда асқын өткізгіш үлгінің қасиеті идеал диамагнеттің қасиетіндей болып өзгереді (қ. Диамагнеттік). Сөйтіп, асқын өткізгіштің ішкі магнит индукциясы (В) 0-ге тең болады, яғни сыртқы магнит өрісі асқын өткізгіш ішіне өте алмайды. Бұл құбылыс Мейнер эффектісі деп аталады.
Қазақстанда Асқын өткізгіштікті зерттеу ҚР ҒА-ның Ядр. физ. ин-тында (ҚР ҒА-ның корр. мүшесі Ә.Қ. Жетбаевтың жетекшілігімен) жүргізілуде
Сынаптың темп-расын Т = 4,15 К-ге төмендеткен кезде бұл құбылысты алғаш рет (1911) голланд физигі Х. Каммерлинг-Оннес байқаған. Ол кейін Т1Та темп-ра кезінде күшті магнит өрісінде (НТНа) сынаптың электрлік кедергісінің қалпына келетіндігін де анықтаған (мұндағы На — алмағайып магнит өрісінің кернеулігі).
Дж.Бардин, Л.Купер, Дж.Шриффер асқын өткізгіштіктің микроскопиялық теориясын жасады. Бұл теорияның негізіне спиндерінің таңбасы қарама-қарсы электрондар жұбы (Купер жұбы) алынған. Мұндай жұптың заряды 2 l-ге (мұндағы l — электрон заряды), спинінің мәні нөлге тең болады, әрі ол Бозе-Эйнштейн статистикасына бағынады. Асқын өткізгіштік құбылысы байқалатын металдарда жұптар бозе-конденсация құбылысына ұшырайды. Сондықтан купер жұптарының асқын аққыштық қасиеті болады. Сонымен Асқын өткізгіштік электрондық сұйықтықтың асқын аққыштығы болып табылады.
Асқын өткізгіштік құбылысы байқалатын металдарда жұптар бозе-конденсация құбылысына ұшырайды. Сондықтан купер жұптарының асқын аққыштық қасиеті болады. Сонымен Асқын өткізгіштік электрондық сұйықтықтың асқын аққыштығы болып табылады. Асқын өткізгіштік практикада кеңінен пайдаланылады. 20 ғасырдың соңында керамикалық материалдардың жоғары температурадағы (77-100 К) асқын өткізгіштігін зерттеу бағыты қарқынды дамуда. Ал Қазақстанда Асқын өткізгіштікті зерттеу ҚР ғылым академиясының Ядр. физ. ин-тында (ҚР ғылым академиясының корр. мүшесі Ә.Қ. Жетбаевтың жетекшілігімен) жүргізілуде.
Асқын өткізгіштік деп таза металдардың және бірқатар қоспалардың кедергісінің абсолют нөлше жақын температураларды кенет нөлге дейін төмендеу құбылысын айтады.
Егер металды электр өрісіне енгізсе, онда электр өрісінің күштерінің әрекетінен электрондар 10-4 м/с орташа жылдамдықпен реттеліп қозғала отырып, электр тогын тудырады.
Металдардағы еркін электр тогын тасымалдаушылар электрондар болып табылады.
Металдардағы электр тогы –еркін электрондардың реттелген қозғалысы.
Электр өрісінің әрекетінен металдардағы электрондардың қозғалыс жылдамдығы оша үлкен емес. Ал, өткізгіш ішіндегі электр өрісінің таралу жылдамдығы өте үлкен, ол шамамен жарық жылдамдығына тең болады.
Асқын өткізгіштік күйінде тұйықтылған өткізгіштігі ток күші кедергінің болмауы салдарынан шексіз ұзақ уақыт бойы сақталады. Қазіргі таңда күннің магнит өрісінен он мың есе күшті магнит өрісін беретін өте қуатты асқын өткізгішті элетр магниттер жасалған. К-1=1/K 5) Асқын өткізгіштік деп таза металдардың және бірқатар қоспалардың Кедергісінің абсолют нөлге дейін төмендеу құбылысын айтады. Күтілетін нәтиже: Нақтылау мен түсінуге берілген тапсырмамен жұмыс жасайды.
Асқын өткізгіштік күйге ауысу жүздеген металл қорытпалары мен қосылыстарда және кейбір күшті легирленген шала өткізгіштерде байқалды. Сондай-ақ асқын өткізгіштік қасиеті болатын полимерлер де (Taү0,34 К) ашылды. Барлық белгілі А. ө. үшін Ta мәні сұйық сутек пен сұйық гелий пайда болатын температура аралығында жатады. А. ө-дің қасиетін сипаттайтын тағы бір маңызды параметр — алмағайып магнит өрісінің мәні (Ha). Осы мәннен жоғары болған кезде А. ө. қалыпты (асқын өткізгіш емес) күйге ауысады.Магниттік қасиеті бойынша А. ө.: 1-текті А.ө. және 2-текті А.ө. болып екі топқа ажыратылады. 1-текті А. ө-ге барлық таза металдар (V мен Nb және кейбір қорытпалардан басқасы), ал 2-текті А. ө. тобына көптеген қорытпалар жатады. 2-текті А. ө. ішінен қатаң деп аталатын А. ө. тобы бөлек ажыратылады. Қатаң А. ө. ақаулар құрылымдарының көптігімен (дайындау технологиясына байланысты пайда болатын) ерекшеленеді. Қатаң А. ө-ді асқын өткізгішті магнит орамдарын дайындау кезінде т. б. мақсаттар үшін пайдаланады. Қатаң А. ө-дің морттығы — олардың басты кемшілігі. Өйткені мұндай қасиет сым не таспа (лента) дайындауда үлкен қиындық келтіреді. Әдеб.: Металловедение сверхпроводящих материалов, М., 1969; Физико-химия сверхпроводников, М., 1976.
1908 жылы Лейденский университетінің физика зертханасында Камерлинг-Оннес басшылығымен сұйық гелий алынды (ﾵ ﾧ К). Осыдан бастап бұған дейін мүмкін емес температкраларда, өте төменгі температураларда материалдардың қасиеттерін зерттеу жұмыстары басталды. Физиктерді металдардың меншікті кедергісінің температураға байланыстылығы өте қызықтырды. Камерлинг-Оннес сынаптың ﾵ ﾧ тәуелділігін зерттеді.
1911 жылы ﾵ ﾧК температурада сынаптың кедергісінің секірмелі түрде нөлге ұмтылатыны ашылды. Камерлинг-Оннес бұл құбылысты асқын өшкізгіштік деп атады. ﾵ ﾧ болғанда, меншікті кедергі ﾵ ﾧ, бірақ бұл ауысу бірқалыпты болу керек еді, ал мұнда секірмелі түрде, бірден ауысу болды. ﾵ ﾧ деген не? Шынында да кедергінің шекті мәні болуы қажет, бірақ өте аз кедергіні дәл өлшеудің керегі шамалы. 1959 жылы америка физигі Коллинз қорғасыннан жасалған асқын өткізгіштік контурдағы токты тудырушы магнит өрісі арқылы осы токтың өшуін өлшеді. Екі жарым жыл ішінде токтың өшуі болмады, осыдан ﾵ ﾧ деген қорытынды жасалды ( ﾵ ﾧсалыстыру үшін).
Қазіргі уақытта асқын өткізгіштікке ие мыңға жуық заттар белгілі. Өткізгіштерде, мысалы ﾵ ﾧ, ﾵ ﾧ, ﾵ ﾧ асқын өткізгіштік құбылысы байқалмады. Сонымен қоса, ферромагнетиктері (ﾵ ﾧ, ﾵ ﾧ, ﾵ ﾧ). бар қоспаларда да асқын өткізгіштік құбылысы байқалмады.
Өздерінің қасиеттеріне байланысты асқын өткізгіштер бірінші текті (таза металдар) және екінші текті (қоспалар) болып екіге бөлінеді.
Қалыпты күйден асқын өткізгіштік күйге өтудің критикалық температурасы. Әрбір асқын өткізгіштің өзіне ғана тән ﾵ ﾧ температурасы болады (6.1- кесте). Асқын өткізгіштік күйге өту болатын температуралық интервалдың ені бірінші текті асқын өткізгіштерде шамамен ﾵ ﾧК және онда қоспалар мен дефектілерге байланысты артады.
Достарыңызбен бөлісу: |
