Основные физические свойства
сверхпроводников, лежащие в основе их практических применений, можно
сформулировать следующим образом.
• Сверхпроводники в
интервале значений ниже критических величин температуры, индукции
магнитного поля и плотности электрического тока имеют нулевое
сопротивление, т. е. способны нести бездиссипативный постоянный ток без
потерь на нагрев проводника. Уровень потерь определяется фактором
ру2, где р —
удельное сопротивление, a j — плотность тока. В
технических изделиях из сверхпроводников (проводах, кабелях и т. д.)
эффективное сопротивление на переменном токе промышленной частоты (50...60
Гц) из-за потерь на гистерезис и вихревые токи хотя и отличается от
нуля, но составляет одну десятитысячную или менее от эффективного
сопротивления обычного проводника при комнатной температуре.
• При значениях магнитного
поля ниже определенного критического значения сверхпроводники
обладают идеальным диамагнетизмом — магнитное поле не проникает в объем
материала (эффект Мейсснера).
• Магнитный момент
сверхпроводящего кольца или полого цилиндра может изменяться только
дискретно на величину кванта магнитного потока, равную 2x10-7
Гс • см2.
• Поверхностное
сопротивление (импеданс) сверхпроводника при частотах ниже критических в
10—100 раз меньше поверхностного сопротивления хорошо проводящих
материалов (медь, алюминий) при тех же температурах.
• В сверхпроводниках
возможно протекание тока без падения напряжения через туннельный
контакт, образованный двумя сверхпроводниками, которые разделены
тонким слоем (масштаба нанометров) диэлектрика (стационарный эффект
Джозефсона), либо протекание тока, сопровождаемое при превышении
некоторой критической его величины генерацией электромагнитного излучения
с частотой, которая определяется разностью потенциалов на контакте
(нестационарный эффект Джозефсона).
Первые два из указанных свойств
лежат в основе сильноточных сверхпроводниковых технологий, предназначенных
для устройств больших мощностей и запасенных энергий. Эти технологии
находят непосредственное применение в электроэнергетике, а с
некоторыми вариациями — во всех направлениях промышленного
производства и транспорта. Остальные свойства используются в
слаботочных сверхпроводниковых технологиях, применяемых в
телекоммуникационной технике, прецизионном приборостроении, научном и
медицинском оборудовании. Основные сверхпроводники, используемые
сегодня в технике, и их физические параметры представлены в табл.
8.17.
