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Company LOGO 谢双媛 同济大学物理科学与工程学院 电动力学 Electrodynamics TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 第2页

第三章 静磁场 §1 矢势及其微分方程 §2 磁标势 §3 磁多极矩 §4 阿哈罗诺夫―玻姆效应 §5 超导体的电磁性质 TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 第3页

第三章 静磁场 §1 矢势及其微分方程 §2 磁标势 §3 磁多极矩 §4 阿哈罗诺夫―玻姆效应 §5 超导体的电磁性质 TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 1.

超导的基本电磁性质 2. 超导的基本电磁方程 3. 超导的完全抗磁性 4. 超导的磁通量子化 5. 超导体的分类 第4页§5 超导体的电磁性质 内容概要第4页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛

一、超导体的基本电磁现象 1911年,昂纳斯发现超导现象 开始出现超导电性的温度称为临界温度TC. 在TC以上, 物体处于正常态,在TC以下为超导态. 4.0

0 4.1

0 4.2

0 4.3

0 4.4

0 T/ K 0.0

5 0.1

0 0.1

5 R/?

0 超导电性:电阻率为零,电导率为 无穷大 第5页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 临界温度与外加磁场相关,或曰临界磁场与温度相关 Tc H Hc T 正常相 超导相 第6页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 1933年迈斯纳发现超导体的完全抗磁性.任何情况下, 处于超导态的物体内部有B = 0. 1) 处于超导态的物体,当加上外磁场时,只要磁场强度不超过 HC, 则B不能进入超导体内. 迈斯纳(Meissner)效应 2) 处于正常态的物体放置在磁场 内,当温度下降使物体转变为超 导态时, B被排出超导体外. 迈斯纳效应与超导电性是相 互独立的效应. 正常相 超导相 第7页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

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二、超导体的电磁性质方程

1 伦敦第一方程 解释超导电性 超导现象的二流体唯象理论: 超导体中,传导电子可以分成两 类:超导电子(密度为ns)和正常电子(密度为nn)则超导体内的传 导电子密度 超导电子是结成库珀对的电子(L. N. Cooper,1957) ? 库珀对形成必须借助于晶格振动(声子),形成引力而关联 ? 库珀电子对具有相反的动量,总动量为零 ? 所有库珀对凝聚于相同的量子态,库珀对的能量比自由态要低 第8页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 超导体内 ? 无电场时仍可以存在电流----超导电流 ? 超导电流完全来源于超导电子的贡献 稳态情况: 伦敦第一方程 (超导体的欧姆定律) 第9页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 当超导体外部有磁场时,迈斯纳效应指出超导体内部B=0 磁场不可能在超导体内侧紧贴表面处变为零,它必存在于超导体 表面一薄层内.

2 伦敦第二方程 解释超导体的磁性 除了麦氏方程外,在超导体内还有另一个磁场与电流互相制约的 关系 若超导体中的电流产生的磁场总是抵消外加磁场,则可以 解释迈斯纳效应. 伦敦第二方程 第10页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

第三章 静磁场 谢双媛 超导体电磁性质方程 描述超导体现象的超导体电磁性质方程为: 两个方程的系数应该一致,因为: ?为任意标量场 欲与第一方程自洽,应该取: 第11页TONGJI UNIVERSITY 电动力学

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3 迈斯纳效应的解释 对恒定电流, J = Js 第12页TONGJI UNIVERSITY 电动力学