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  • 1 # 飛賊克斯和康德馬特

    超導的零電阻確實是絕對的零,即不存在電阻。

    當然,如果要較真到底的話,零是無法嚴格測量的。就像絕對零度永遠無法達到一樣,要證明超導體的電阻是嚴格的零,也是一件非常困難的事情。

    從理論上上來說,超導體的電阻為零,指的是處於完全超導態下。注意大部分超導體隨著溫度的下降,都存在一個超導轉變,如果超導轉變不完全,或者材料不是100%體超導,或材料內部超導區域沒有完全聯通,材料電阻是不為零的。對於許多金屬或合金超導體而言,超導的本質來源於自旋相反、動量相反的電子發生配對,形成超導電子對以後,它們受到的散射效應將相互抵消,整體能量不發生損失,從而實現無損耗的電輸運——超導。因此,理論上,超導體電阻為嚴格的零,是完全可以的。

    實驗上,要證明超導體的電阻為零,也是一件非常困難的事情。卡末林昂尼斯實驗室發現第一個金屬超導體——汞之後,確認汞的電阻在4.2 K以下降到了10^-5 Ω以下,超出了儀器的測量範圍,所以認為是零。為了證明超導體電阻真的是嚴格的零,昂尼斯實驗室的工程師Gerrit Flim設計了一個非常精巧的實驗:利用兩個電磁線圈平衡磁針方向。首先,用電磁感應在超導線圈裡感應出一個電流,然後,對稱放置了一個相同尺寸的外接穩定電流的銅線圈(不超導),兩個線圈中間放置一個小磁針(東西指向)。只要銅線圈電流大小和超導線圈內感應電流大小一致,小磁針方向就不會發生偏轉。1914年4月,他們證明了0.6 A的電流沒有任何衰減跡象。1932年,Gerrit Flim把電流加到了200 A,也沒有觀測到衰減現象。經過多年的實驗論證和越來越精密的測量,人們最終確認超導體的電阻率要小於< 10^-18 Ω ∙ m。比常規導電很好的金銀銅鐵鋁等金屬室溫電阻率還要低10個數量級。如果在超導線圈感應出1 A的電流且能保持超導狀態永遠不變,預計需要近一千億年才能衰減掉,這時間尺度竟然比我們宇宙的年齡(137.2 億年)還要長得多。如此情況下,在人類有限的歷史長度裡,把超導體的電阻認為是嚴格是零,是完全沒問題的。

    然而不幸的是,雖然超導體電阻是嚴格的零,但是超導狀態的維持並不是那麼輕鬆的事情。溫度、磁場、電流等大小高低都會影響超導狀態,目前發現的超導體都需要在較為苛刻的條件下才能實現。例如低溫就是超導最大的短板,一旦溫度升高,超導體很快就失去超導電性,成為有電阻的正常態導體。這些因素極大地制約了超導體的應用。

  • 2 # 幽幽古月1

    這個問題在我們學術周講過,那就是對於一個物體,如果它的電阻率小於10的-23次方,那麼就可以認為這個是超導體。換句話說,正如題主說的一樣,超導體的電阻很小很小,以至於我們可以忽略不計。

  • 3 # 孫強152555

    提這個問題的人,對工程和理論的概念有些模糊,不曉得界限在哪裡。理論上討論問題的時候往往是理想狀態。即零就是零,不多也不少。但工程上卻不會如此。因為在具體的實踐過程中,不存在理想狀態。因此對於某一個條件,只要能夠達到滿足我們需要的精度,就可以了。比如說,我們的常識已經告訴我們,真空不是絕對的空;純氮只要達到五個九就可以了,等等。故我給編者的答案是:在理論上零電阻就是零,不多也不少。在具體的實踐過程中,根據實踐要求,存在一個精度標準,達到這個標準,即可認為是零。但實際上肯定還存在一些小小的偏差,不是絕對的零。

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