Сверхпроводники
I рода · чистые металлы · 2 сост: норм. и СП · Переход скачком · Низкие значения явление Мейснера- Оксенфельда | II рода · неидеальные I рода (неоднородности не превышают атомарный размер) · График перехода в СП | III рода · неидеальные II рода (неоднородности превышают атомарный размер) · Очень сильно зависит от степени неоднородности |
Диаграмма сверхпроводимости 2.
Сверхпроводники
(°K) | (Tл) | |
типичный Pb | 7,2 | 0,08 |
ртуть Hg | 4,2 | 0,046 |
In | 3,4 | 0,03 |
Sn | 3,7 | 0,031 |
Al | 1,2 | 0,01 |
I рода:
II рода:
(°K) | (Tл) | ||
Чистые металлы (обладают более высокими и ): | ниобий Nb | 9,4 | 0,195 |
ванадий V | 5,3 | 0,13 | |
Сложные соед. (самые высокие и у станнида ниобия, галлид ванадия.): | 9,5 | ||
Nb+Ti | 8,7 | ||
NbGe | ~23 | ||
Ведутся работы по созданию высокотемпературных сверхпроводников III рода, преходящих в сверхпроводящее состояние при температурах жидкого азота (77,4°K) и жидкого водорода (20,3°K)− активно исследуются керамические сверхпроводники.
Использование сверхпроводников: электромагниты, электромашины, магнитные подвесы, трансформаторы, линии электропередачи очень больших мощностей. Достигается очень высокий КПД при малой массе и габаритах.
II. Проводящие материалы высокого сопротивления.
Материалы высокого сопротивления бывают термостойкие и термостабильные., нагревателей и т.д.
Требования: высокое удельное сопротивление , малый , малый коэффициент термо ЭДС в контакте с медью, стабильность свойств во времени.
1. Резистивные термостабильные сплавы. Их используют в основном для изготовления образцовых резисторов
Cu | Mn | Ni | мкОмм | Термо ЭДС | ||
Манганин | 85% | 12% | 3% | 0,42- 0,48 | (5÷30)· | |
Константан | 60% | 1% | 39% | 0,48- 0,52 | -(5÷25)· | 45-55 |
Кроме них для изготовления образцовых резисторов используются модификации углерода.
Манганин- очень малая термо-ЭДС с Сu – 1 .
У константана- высокие термо ЭДС в паре с медью: 45-55 - это плохо. Большое содержание Ni- дорого.
Рабочие температуры: манганин – до 300 ; t плавления 960
константан - до 500 ; t плавления 1260
2. Для нагревательных приборов используются термостойкие
В основном на основе железа. При нагревании на воздухе образуют сплошную оксидную пленку.
Нихромы - сплавы системы Ni- Cr.
марка Х15Н60: мкОм м; =(100÷200)·
марка X20Н80 – аналогично.
Рабочие ≈1100 , очень технологичны (можно протянуть в тонкую проволоку).
Хромали или фехрали – система Fe-Cr-Al
Х23Ю5(23%Cr, 5%Al): мкОм*м; =100*
Рабочие ≈1200 , менее технологичны, хрупки, но зато дешевы. Используют в нагревательных элементах большой мощности (толстая проволока).
Стойкость сплавов в воздушной среде объясняется близостью коэффициентов температурного расширения сплавов и их окисных пленок.
Из нихромов можно делать более тонкие проволоки, но они дороже из-за Ni. Хромали дешевле, но менее технологичны. Хрупки в большой степени, тверды. Иногда для увеличения вводят Si(но тогда ухудшается обрабатываемость) и диэлектрические материалы - керметы (на основе порошка вольфрама).