一、簡答題
1.超導態的兩個互相獨立的基本屬性是什麼？
超導態的零電阻現象和邁斯納效應是超導態的兩個相互獨立，又相互聯絡的基本屬性
2.什麼是超導體的臨界溫度、臨界磁場和臨界電流？
臨界溫度(tc)：超導體由正常態轉變為超導態（電阻為零）的溫度。
臨界磁場(bc)：對於超導體，只有當外加磁場小於某一量值時，才能保持超導電性，否則超導態即被破壞，而轉變為正常態。這一磁場值稱為臨界磁場bc。
同樣，超導體也存在一臨界電流ic。臨界磁場與溫度的關係為hc＝ho[1-(t/tc)2]，式中ho為0k時的臨界磁場。當超導體中的電流超過某臨界電流值jc時，即轉變為正常態；這是由於通過的電流在超導體表面將產生磁場，當電流較大，使得表面磁場超過超導臨界磁場時，超導體即轉變為正常導體。
此jc即稱為超導體的臨界電流，它是破壞超導態的最小電流。若同時還有外磁場時,則臨界電流將降低；而且臨界電流的大小與物質種類和溫度有關。
3．何謂邁斯納效應？超導體與電阻率為零的理想導體有何不同?
當乙個磁體和乙個處於超導態的超導體相互靠近時，磁體的磁場會使超導體表面**現超導電流。此超導電流形成的磁場，在超導體內部，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這兩個磁志抵消，使超導體內部的磁感應強度為零，b=0，即超導體排斥體內的磁場。
超導體與理想導體的區別時理想導體內部的場強為零，但磁感應強度不為零，即理想導體沒有邁納斯效應。
4.目前為止，有幾類超導體？他們的主要區別是什麼？
當外磁場h0小於hc1時，同第一類倡超導體一樣，磁場完全被排除體外，此時，第二類超導體處於邁納斯狀態，體內沒有磁感應線通過。當外場增至hc1和hc2之間時，第二類超導體處於混合狀態，也稱渦旋態。這時體內將有部分磁感應線穿過，體內既有超導部分，又有正常超導體按其磁化特性可分為兩類。
第一類超導體只有乙個臨界磁場hc。在超導態，具有邁納斯效應。第二類超導體有兩個臨界磁場，即下臨界磁場hc1和上臨界磁場hc2.
部分，磁場只是部分地被排除。
5.通常把臨界溫度在什麼範圍以上的超導體稱為高溫超導體?高溫超導超導體有哪些特性？
高位超導體通常是指在液氮溫度（77k）以上的的超導材料高溫超導體並不是大多數人人們認為的幾百幾千的高溫，只是相對於原來超導所需超低溫度高很多的溫度。不過也有零下一到兩百攝氏度。而在人類所研究的超導中溫度算是提高非常多，所以稱之為高溫超導體。
高溫超導體能在物理實驗室下進行試驗，具有零電阻，反磁性，和量子隧道效應。
6.超導材料和技術有哪些應用？超導磁體比傳統電磁鐵有什麼優越性?
1利用超導電性可以制磁體，應用於電機，高能粒子加速器，磁懸浮運輸；利用材料的完全抗磁特性可以製作無摩擦陀螺儀和軸承。3利用約瑟效應可製作一系列精密測量儀器以及輻射探測器、微波發生器、邏輯元件等。高溫超導材料的用途非常廣闊，大致可分為三類：
大電流應用（強電應用）、電子學應用（弱電應用）和抗磁性應用。大電流應用即前述的超導發電、輸電和儲能；電子學應用包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等；抗磁性主要應用於磁懸浮列車和熱核聚變反應堆等。
與傳統電磁鐵的磁體相比，超導磁體具有功耗極小、體積小和穩定性高等優點。超導磁體的場強很強,成本和運轉費用低,乙個直徑為3.5公尺,磁感強度為2特的超導磁體和常規銅線繞成磁體相比,超導體的建造和運轉總費用約是常規導體的40%。
二、請簡述超導磁儲能裝置儲能和釋能的基本工作原理，並談談其在電力系統領域的主要應用。
超導儲能是利用超導線圈通過整流逆變器將電網過剩的能量以電磁能形式儲存起來，在需要時再通過整流逆變器將能量饋送給電網或作其他用途。由於超導線圈在超導狀態下無焦耳熱損耗執行，同時其電流密度比一般常規線圈高 1-2 個數量級。因此它不僅能長時間無損耗地儲存能量，而且能達到很高的儲能密度。
它的儲能效率高，響應速度快也是其它型別儲能裝置無法比擬的。、
儲能技術主要包括抽水儲能、先進蓄電池儲能、飛輪儲能、超導磁儲能、超級電容器儲能、壓縮空氣儲能等。抽水儲能儲存能量非常大，適合於電力系統調峰和用作備用電源的長時間場合。近年來，各種新型蓄電池被開發成功並在電力系統中得到應用。
nas電池具有較高的儲能效率，還具有輸出脈衝功率的能力，同時可以用於電能質量調節和負荷的削峰填谷調節。飛輪與電動機或發電機相連，通過某種電力電子裝置，進行飛輪轉速與電網的功率交換。飛輪儲能的優點是基本不需要執行維護，裝置壽命長(可完成數萬次充放能量過程)，對環境沒有不良的影響。
飛輪具有迴圈使用以及負荷跟蹤效能，它可以用在那時間和容量方面介於短時儲能和長時間儲能之間
的應用場合。smes在電力系統中的應用包括：動態穩定、電壓穩定、負荷均衡、頻率調整、暫態穩定、輸電能力提高以及電能質量改善等方面。
如果將smes線圈與現有的柔**流輸電裝置相結合，可有效降低變流單元的費用，這部分費用在整個smes成本中佔最大份額，對輸配電應用而言，微型和中型smes系統可能更為經濟。使用高溫超導體能有效降低儲能系統對低溫和製冷的要求，使smes的成本進一步降低。目前，國內外有許多smes工程正在進行或者處於研製階段。
超級電容大多用在高峰值功率、低容量的場合。因能在充滿電的浮充狀態下正常工作10 a以上，超級電容器可以在電壓跌落和瞬態干擾期間提高供電水平。
三、請簡述常導和低溫超導磁懸浮列車的懸浮工作原理。
常導磁懸浮列車工作時，首先調整車輛下部的懸浮和導向電磁鐵的電磁吸力，與地面軌道兩側的繞組發生磁鐵反作用將列車浮起。在車輛下部的導向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側向距離，實現輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10公釐，是通過一套高精度電子調整系統得以保證的。
此外由於懸浮和導向實際上與列車執行速度無關，所以即使在停車狀態下列車仍然可以進入懸浮狀態。
四．請簡述超導限流器的基本工作原理，並分析其較電力系統常規限流器的優勢。
當通過超導體的傳導電流大於其臨界電流時，即i>ic，超導體從零電阻的超導狀態，自動進入到有較高電阻的正常導體狀態。由於迴路電阻增加，電流自動得到限制。但在實際使用時，通常會加入旁路電阻。
當短路電流發生後，限流器與電流互動作用。由於超導體的電阻增加，超導通路上的電流被自動轉向到超導體的旁路電阻通路上，從而形成電阻電路，並實現限流功效和超導體自身的保護。
其優勢有1）在正常執行時，其阻抗幾乎沒有，減少了正常執行時的電壓損失；2）在故障消除後，可以立即恢復正常執行，可以長期、重複使用；3）減小了短路發生時的故障電流，因而減少大電流對電力系統和**裝置的衝擊燒毀，提高系統的穩定性；4）在瞬時短路時可維持較高的母線殘留電壓，避免了電力系統的癱瘓；5）隨著目前電力系統並網和容量的增加，引入這種故障限流器，可以避免或推遲現有裝置代價昂貴的耐大電流的容量提公升和更新。
五、請結合課程內容，談談你對超導技術應用的認識。
2023年，荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到４。２k 時發現水銀的電阻完全消失，這種現象稱為超導電性。2023年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發現，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應線將從超導體中排出，不能通過超導體，這種現象稱為抗磁性。
超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度，叫超導臨界溫度。經過科學家們數十年的努力，超導材料的磁電障礙已被跨越。
2023年10月，瑞士科學家繆勒和德國科學家柏諾茲在研究氧化物導電陶瓷材料labacuo時發現在30k以上有超導跡象。世界上立即展開了對高溫超導體研究熱潮，科學家製備出多系列近百種超導體。2023年，平靜幾年後的超導材料基礎研究又獲得了重要成果：
發現了新型高溫超導材料二硼化鎂；除了合金和陶瓷中，目前已經在有機材料、碳60分子和一維碳奈米管中發現超導性。這些重大研究成果極大地鼓舞了科技界和產業界。
超導材料的應用大致可分為兩大類，即強電應用和弱電應用。強電應用包括穩定電網的裝置如超導限流器和變壓器、磁體和儲能系統、大電流輸電等。在磁體技術成熟後，還可以用於超導核磁成像、磁懸浮列車、超導電機等等。
弱電應用有微弱磁訊號探測，可以探測到地磁場的億分之一的訊號強度。可用於心磁和腦磁探測、大地探礦等，也可以製成濾波器等微波器件，用於通訊和國防。
超導技術主要應用於以下領域：
超導發電機，在電力領域，利用超導線圈磁體可以將發電機的磁場強度提高到5萬～6萬高斯，並且幾乎沒有能量損失，這種發電機便是交流超導發電機。超導發電機的單機發電容量比常規發電機提高5～10倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發電效率提高50％。 磁流體發電機磁流體發電機同樣離不開超導強磁體的幫助。
磁流體發電發電，是利用高溫導電性氣體（等離子體）作導體，並高速通過磁場強度為5萬～6萬高斯的強磁場而發電。磁流體發電機的結構非常簡單，用於磁流體發電的高溫導電性氣體還可重複利用。
超導輸電，第一是降低了輸電損失,由於輸電損失是輸送電流的平方與輸電線路上的電阻的乘機,因為沒有電阻,所以該相數值為零. 第二是簡化絕緣,因為絕緣通常是熱老化而擊穿,由於回路上沒有電阻,因此就不會發熱,因此對於象變壓器,發電機.電動機等裝置,就不用考慮裝置的熱絕緣問題,因為目前的絕緣水平,溫度在80到130度期間,每公升高6度,絕緣壽命就減少50% 第三就是長距離輸電的系統穩定問題得到解決.
因為線路用鋁導線製成,而鋁的電阻溫度係數是大於零的,因此如果線路通過的電流過大,就會導致線路上的電阻大幅度增加,由於輸電線路的穩定輸送功率極限和線路的電壓的平方成正比,而與線路上的阻抗成反比,因為線路在一定位置需要進行換相以使電容性和電抗性的阻抗相互抵消,因此線路上的阻抗實際體現為電阻性質的阻抗,由於沒有電阻,因此就決定沒有穩定問題,因為分母為零,數值為無窮大
超導磁懸浮列車，利用超導材料的抗磁性，將超導材料放在一塊永久磁體的上方，由於磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應可以製作高速超導磁懸浮列車。
超導計算機，高速計算機要求積體電路晶元上的元件和連線線密集排列，但密集排列的電路在工作時會發生大量的熱，而散熱是超大規模積體電路面臨的難題。超導計算機中的超大規模積體電路，其元件間的互連線用接近零電阻和超微發熱的超導器件來製作，不存在散熱問題，同時計算機的運算速度大大提高。此外，科學家正研究用半導體和超導體來製造電晶體，甚至完全用超導體來製作電晶體。
核聚變反應堆「磁封閉體」，核聚變反應時，內部溫度高達1 億～2 億℃，沒有任何常規材料可以包容這些物質。而超導體產生的強磁場可以作為「磁封閉體」，將熱核反應堆中的超高溫等離子體包圍、約束起來，然後慢慢釋放，從而使受控核聚變能源成為21世紀前景廣闊的新能源。
在理論上，發生超導現象時導體中電流的阻尼消失，因此可以產生一些特殊的物理性質。如醫療儀器中的核磁共振就利用了超導磁體，現在很多縣、市級以上的醫院都有這些裝置。現在醫院核磁共振儀器的工作溫度是絕對溫度4.
2k(零下268.8攝氏度)這需要用液氦來降溫，而氦是一種稀有氣體，因而大大地限制了超導的應用。現在新發現的超導材料溫度在130k時就出現超導，加高壓後最高可達160k。
如果能達到200多k，對製冷要求就非常低。這將大大提高超導的應用範圍。
神奇的超導材料
2 超導材料的應用 超導體的特性，如零電阻性 完全抗磁性 隧道效應等以及在強磁場中能承受很大的超導電流和它在發生超導態 正常態轉變時的物理效能的變化，已開始在能源 工業 交通 醫療 航天 電子通訊 科學儀器 機械加工 重大科技工程 國防和科學實驗等領域中得到應用，並顯示出突出的優點和廣闊的前景。尤其...
超導暖氣片製作技術簡介暖氣超導液如何製作
超導取暖是當今世界超導傳熱和高效換熱的新技術，是利用電 沼氣 普通鍋爐 煤爐 太陽能熱水器等為熱源，克服了舊式水鍋爐氣阻 腐蝕水管 傳遞效率低的三大難題，並且實現了自主控溫，大幅節省了取暖費用，是當今最值得關注的高效節能技術，而超導液更是起著決定性作用。今天小編就給大家介紹一下超導暖氣片製作技術以及...
高溫超導實驗報告
實驗報告 姓名 張偉楠班級 f0703028 學號 5070309108 實驗成績 同組姓名 周元劍實驗日期 2008.10.13 指導老師 助教17 批閱日期 1 了解高。臨界溫度超導材料的基本電特性和測量方法。2 了解低溫下半導體結的伏安特性與溫度的關係。3 了解低溫實驗的測量方法。1 高溫超導...