Tiểu luận chuyên đề vật lý
-1-
Các đại lượng đặc trưng cho
vật liệu siêu dẫn
1. Khái niệm hiện tượng siêu dẫn
Siêu dẫn là một trạng thái vật chất phụ thuộc vào nhiệt độ tới hạn mà ở đó
nó cho phép dòng điện chạy qua trong trạng thái không có điện trở và khi đặt siêu
dẫn vào trong từ trường thì từ trường bị đẩy ra khỏi nó.
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng mà điện trở của một chất nào đó đột ngột
giảm về 0 ở một nhiệt độ xác định.
2. Điện trở 0
Trong trạng thái siêu dẫn, điện trở bằng 0 hay rất nhỏ? Thực tế, chưa có kết
quả thực nghiệm nào đo được điện trở bằng 0 vì điện trở của chất siêu dẫn nhỏ
hơn độ nhạy của các thiết bị đo cho phép
có thể ghi nhận được. Thực nghiệm với
dụng cụ nhạy nhất cho ta điện trở của siêu
dẫn kim loại < 10
-26
m

, do đó có thể coi
điện trở của siêu dẫn kim loại bằng 0.
3. Nhiệt độ tới hạn và độ rộng chuyển pha
Nhiệt độ mà tại đó điện trở của một
chất đột ngột biến mất, nghĩa là chất đó có
thể cho phép dòng điện chạy qua trong
trạng thái không có điện trở, được gọi là
nhiệt độ tới hạn hoặc nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn. Kí hiệu là T
c
.
Hay nói cách khác, nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn là nhiệt độ mà tại đó một

trường đã làm cho trạng thái siêu dẫn chuyển sang trạng thái thường. Giá trị xác
định của từ trường (
c
H
) được gọi là từ trường tới hạn hoặc từ trường tới hạn nhiệt
động.
Nói đơn giản, từ trường mạnh nhất mà một chất còn duy trì được tính siêu
dẫn gọi là từ trường tới hạn
c
H
.
c
H
là hàm của nhiệt độ:
2
0
1
c
c
T
H H
T
 
 
 
 
, với H
0

là từ trường tại T = 0 và tại T = T

. Giá trị
c
J
phụ thuộc rất mạnh vào từ
trường và đường kính của dây siêu dẫn.
6. Độ dài kết hợp 
Đó là khoảng cách giữa hai điện tử của cặp Cooper trong trạng thái siêu dẫn. Hay
đó là khoảng cách n
S
= n
S
(r) thay đổi rất chậm theo r:
– Đối với SD loại I: ~ 10
-4
cm ứng với
( )
s s
r n n
 
  
– Đối với SD loại II:  ~ 10
-7
cm ứng với
0
s
r n

  

Từ phương trình Ginzburg – Landau tính được:

H = 0. Do điện trở không các
dòng bề mặt này không tiêu tán
năng lượng, ta gọi là dòng siêu
lỏng hay siêu dòng. Chiều dày
Tiểu luận chuyên đề vật lý
-4-
của vùng mẫu siêu dòng chảy trong đó gọi là độ xuyên sâu của từ trường λ, là một
trong các đại lượng đặc trưng của chất siêu dẫn.
Từ phương trình London tính được:
1/2
1/2
2 2
2 2
2
4
4
o
mc mc
q
q


 
 
 
 
   
 
 
 

– (

) -> Độ thấm sâu của từ trường vào trong chất SD
– (

) -> Khoảng cách các vùng có n
S
thay đổi rất chậm trong từ trường.
– (

) -> Tiêu chuẩn để phân biệt SD loại I và II