五,超导体的性质上面讲了金属材料的电阻成因,它与年昂纳斯发现的超导现象截然不同.汞在4.2K附近,电阻突然消失.超导电现象的主要特征是物质当温度降到某一温度界限时,电阻突然消失.电阻变为零的性质为超导电性.为了证实物质在超导状态下电阻等于零.从昂纳斯的著名实验--超导环持续电流实验可以得到证明.昂纳斯在用超导体做成的环中感生一个电流,如果超导体的电阻为零,则电流可以持续不断流动.对铅超导体而言,电流持续了两年半之久,没发现电流衰减的迹象.这可以由简单的计算知道电流衰减情况.(I/Io)=e-t/τ,式中I为t时刻的电流值;Io为起始的电流值;τ=L/R为电流衰减时间因子(R为电阻值,L为电感值).计算出超导铅的电阻率小于3.6*10-23欧姆*厘米.可以认为铅超导体的电阻事实上为零.请读者注意,超导体只有在直流电的情况下,电阻才为零,在交流电时,尢其是高频电流,电阻就不等于零.超导体没有电阻,通过电流时自然也不会发热,它的传输电流一定是非常之大.人们很自然地会想以超导线制作一个磁场很强的磁体.年昂纳斯用超导铅线制作了一个磁体,出乎他的预料,这超导线并不能通过很大电流,即电流超过其临界电流Ic时,超导体便从超导态转变为正常态.为何超导体不能传输大的电流?人们在研究了超导态在外加的磁场中行为之后,知道超导态可以被外加磁场所破坏,才认识道超导态是由于传输电流自身产生的磁场H超过超导体的临界磁场Hc,使其超导态受到破坏,根本无法通过大的电流.超导体除了零电阻现象之外,在磁性方面也有重要特性.即在外部给超导体加上一个磁场,在超导体内部磁场通常为零.可以这样认为,超导体本身具有排斥外界磁场进行反向磁化的性质.而抗磁性能非常之大,在它的的内部磁场完全为零.我们将这样状态称为完全抗磁性,通常以该现象的发现者的名字命名也称作迈斯纳效应.年,在发现超导电性22年之后,迈斯纳和他的同事将锡和铅的样品放在磁场中冷却到其临界温度以下,观察样品的磁通分布.他们发现,当样品进入超导态后,原来穿过样品的磁通量完全被排斥到样品之外,同时样品外的磁通密度增加.实验结表明,不论是在有或没有外场的情况下,样品变成超导态时超导体内部的磁通量为零.顺便讲一个表示超导体完全抗磁性的有趣实验--悬浮磁体实验.把一个小的超导磁体放在永久磁体上,当超导磁体的温度降到Tc以下时,由于永久磁体的磁力线完全被排斥到超导体外,当永久磁体和超导体之间的斥力可以克服超导体所受到的重力时,超导体可悬浮在永久磁体上面的一定高度.(图1-5)根据超导体两个重要特性,我们可以用电测法,零电阻效应确定超导体的临界温度.也可以用磁测法,利用物质在超导转变时,磁化率由顺磁性变为完全抗磁性的效应来确定Tc.而只有同时具有零电阻现象和完全抗磁性的材料,才是真正超导体,两者缺一不可。