физика. Законы Вольта для контакта разных потенциалов (формулировки)

• Название: Законы Вольта для контакта разных потенциалов (формулировки)
• Дата: 27.01.2022
• Размер: 348.08 Kb.
• Имя файла: физика.docx
• Тип: Закон; #343999

351

Законы Вольта для контакта разных потенциалов (формулировки).

1-ый закон Вольта: контактная разность потенциалов зависит от химического состава контактирующих веществ и их температур. Концентрация электронов в разных металлах разная. Работа выхода – энергия, необходимая, чтобы электрон покинул металл. У разных металлов она разная.

;

- разность потенциалов, которую необходимо преодолеть электрону.

- кинетическая энергия электрона в металле (энергия Ферми). Каждого металла своя работа выхода (порядок – несколько ).

, -концентрация электронов в металле.

Контактная разность потенциалов возникает из-за влияния этих двух величин, но влияние рассмотрим по отдельности.

1
). Пусть , . Рассмотрим границу раздела:
;

;

2
). ; ;
Рассмотрим электронный газ справа и слева от контактной зоны.

, так как концентрации различные, то следовательно и давления различны.

;

;

;

;

;

;

;

2-ой закон Вольта: для нескольких контактных веществ контактная разность определяется первым и последним потенциалом.

Пример: .

Откуда вытекает, что при образовании кольца – тока внутри возникнуть не может (да и не должен:).
Причины возникновения термо-ЭДС (перечислить и объяснить).

Три составляющие:

1. Диффузионная – обусловлена диффузией носителей заряда от нагретого спая к менее нагретому. Нагрев происходит за счёт внешнего источника.

У нагретого спая большее кол-во ионизированных примесей, следовательно больше концентрация носителей, следовательно возникает дифф. градиента концентрации. В областях нагретых спаев носители заряда приобретают большую энергию, следовательно происходит диффузия от нагретого спая каждой ветви связанной с выравниванием средней энергии носителей, приходящейся на носитель каждого знака.

Энергетическая диаграмма для термодинамического равновесия

Диффузия может идти только от нагретого к менее нагретому спаю и не может идти в «+» из-за барьера. Дырки в р-области у нагретого спая не могут перейти в n-область, ввиду потенциального барьера.

Перемещение носителей в следствии диффузии нарушает термонейтральность в ветвях термоэлемента: на нагретых областях остаются нескомпенсированные ионы примеси, а на противоположных избыток…

2. Контактная – следствие температурной зависимости контактной разности потенциалов.

3. Фононная – при увеличение температуры в одной из областей генерируются фононы, которые увлекают за собой носители заряда. Если есть градиент температур, то будет и движение фононов и перемещение носителей зарядов. Наблюдается при низких температурах.

Результирующее термо-ЭДС зависит от электрофизических свойств п\п, напряженности и т.д.

где α₁₂ — коэффициент термо-ЭДС.
Фонон, уровень Ферми, энергия Ферми (определения).

Фонон — элементарная порция звуковой энергии, подобно тому как фотон — элементарная порция световой (электромагнитной) энергии.

Ферми-энергия — значение энергии, ниже которой при температуре абсолютного нуля Т=0 К, все энергетические состояния системы частиц, подчиняющихся Ферми — Дирака статистике, заняты, а выше — свободны. Уровень Ферми — некоторый условный уровень, соответствующий энергии Ферми системы фермионов; в частности электронов твердого тела, играет роль химического потенциала для незаряженных частиц. Статистический смысл уровня Ферми — при любой температуре его заселенность равна 1/2.

Внутренняя контактная разность потенциала (рисунок, формула, пояснения к рисунку).

Контактная разность потенциалов - разность потенциалов, которая возникает при контакте поверхностей двух разных металлов.

Разность потенциалов, возникающая при контакте двух разных металлов, зависит от их химического состава и температуры.

Если цепь составлена из нескольких разных проводников при одинаковой температуре, контактная разность потенциалов определяется только контактной разностью между крайними проводниками.

Причины возникновения контактной разности потенциалов:

Разная работа выхода для разных металлов.

Разная концентрация свободных электронов в разных металлах.

Схематически рассмотрим контакт двух металлов. Пусть у металла 1 работа выхода больше, чем у металла 2, и в металле 1 концентрация свободных электронов больше.



Между точками a и  b, лежащими рядом с поверхностью, но не принадлежащими проводнику, возникает внешняя контактная разность потенциалов. 

Электроны диффундируют из одного металла в другой, при этом из металла 1 в металл 2 уходит больше электронов, так как  n 1 > n 2 n1>n2. В результате металл 1 приобретает положительный, а металл 2 - отрицательный заряд. Возникшая разность потенциалов называется внутренней контактной разностью потенциалов.
Явление Зеебека (определение, формула, пояснения к формуле). Техническое применение явления.

Эффект Зеебека состоит в том, что если в разомкнутой электрической цепи, состоящей из нескольких разнородных проводников, на одном из контактов поддерживать температуру Т1 (горячий спай), а на другом температуру Т2 (холодный спай), то при условии Т1 не равна Т2 на концах цепи возникает термоэлектродвижущая сила Е. При замыкании контактов в цепи появляется электрический ток.

В результате широкое применение в различных областях получил эффект Зеебека, формула которого определяет термо-ЭДС контура:



где значения SA и SB являются абсолютными термоэлектродвижущими силами проводников А и В. Абсолютная термо-ЭДС относится к одной из характеристик проводника и представляет собой S=du/dT, где u является электродвижущей силой, возникающей в проводнике при наличии в нем разницы температур. Таким образом, теоретические основы эффекта Зеебека тесным образом связаны с температурными перепадами.

Эффект Зеебека:



При наличии в проводнике градиента температуры в нем возникает термодиффузионный поток носителей заряда от горячего конца к холодному. Если электрическая цепь разомкнута, то носители накапливаются на холодном конце, заряжая его отрицательно, если это электроны, и положительно в случае дырочной проводимости. При этом на горячем конце остается нескомпенсированный заряд ионов.

Возникающее электрическое поле тормозит носители, движущиеся к холодному концу, и ускоряет носители, движущиеся к горячему. Формируемая градиентом температуры неравновесная функция распределения смещается под действием электрического поля несколько деформируется. Результирующее распределение таково, что ток равен нулю. Напряженность электрического поля пропорциональна вызвавшему его градиенту температуры.

Величина коэффициента пропорциональности и его знак зависят от свойств материала. Обнаружить электрическое поле Зеебека и измерить термоэлектродвижущую силу можно лишь в цепи, составленной из разнородных материалов. Контактные разности потенциалов соответствуют разнице химические потенциалов материалов, приведённых в контакт.

Одно из значимых ограничений, возникающих при использовании термоэлектрического преобразователя, заключается в низком коэффициенте эффективности – 3-8%. Но если нет возможности для проведения стандартных линий электропередач, а нагрузки на сеть предполагаются небольшие, тогда применение термоэлектрических генераторов вполне оправдано. На самом деле, устройства, работающие на эффекте Зеебека, могут применяться в самых различных сферах:

Энергообеспечение космической техники;

Питание газо- и нефте- оборудования;

Бытовые генераторы;

Системы морской навигации;

Отопительные системы;

Эксплуатация отводимого автомобильного тепла;

Преобразователи солнечной энергии;

Преобразователи тепла, вырабатываемого природными источниками (например, геотермальными водами).
Явление Пельтье (определение, формула, пояснения к формуле). Техническое применение явления.

Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока:

Q = П_АBIt = (П_B-П_A)It, где

Q — количество выделенного или поглощённого тепла;

I — сила тока;

t — время протекания тока;

П — коэффициент Пельтье, который связан с коэффициентом термо-ЭДС α вторым соотношением Томсона П = αT, где Т — абсолютная температура в K.

Эффект Пельтье заключается в том, что при пропускании постоянного тока через термоэлемент, состоящий из двух проводников или полупроводников, в месте контакта выделяется или поглощается некоторое количество теплоты (в зависимости от направления тока).

Когда электроны переходят из материала p-типа в материал n-типа через электрический контакт, им приходится преодолевать энергетический барьер и забирать для этого энергию у кристаллической решетки (холодный спай). Наоборот, при переходе из материала n-типа в материал p-типа электроны отдают энергию решетке (горячий спай).

Эффект Пельтье:


Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.
Явление Томсона (определение, формула, пояснения к формуле). Техническое применение явления.

Эффект Томсона состоит в том, что при протекании электрического тока через проводник или полупроводник, в котором создан градиент температуры, в дополнение к теплоте Джоуля выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока) некоторое количество теплоты.

Физическая причина данного эффекта связана с тем, что энергия свободных электронов зависит от температуры. Тогда на горячем спае электроны приобретают более высокую энергию, чем на холодном. Плотность свободных электронов также растет при повышении температуры, вследствие чего возникает поток электронов от горячего конца к холодному.

На горячем конце накапливается положительный заряд, на холодном – отрицательный. Перераспределение зарядов препятствует потоку электронов и при определенной разности потенциалов совсем его останавливает.

Аналогично протекают вышеописанные явления и в веществах с дырочной проводимостью, с той лишь разницей, что на горячем конце накапливается отрицательный заряд, а на холодном – положительно заряженные дырки. Поэтому в веществах со смешанной проводимостью эффект Томсона оказывается несущественным.

Эффект Томсона:



В однородной металлической цепи, в которой одновременно имеется разность температур и электрический ток, возникает термоэлектрический эффект, называемый явлением (эффектом) Томсона. Он заключается в том, что когда дрейф электронов происходит в том же направлении, в каком происходит распространение тепла, то в проводнике в дополнение к теплу, обусловленному теплопроводностью и джоулевым теплом, прибавляется (или вычитается при противоположном дрейфе) тепло, переносимое электронами:

 ,

где K_Т – коэффициент Томсона, зависящий от материала цепи.

Явление Томсона можно объяснить следующим образом. В более нагретой части проводника электроны имеют большую среднюю энергию, чем в менее нагретой. Двигаясь в направлении убывания температуры, они отдают часть своей энергии решетке, в результате чего происходит выделение теплоты Томсона. Если электроны движутся в сторону возрастания температуры, то они приобретают дополнительную энергию за счет энергии решетки, в результате происходит поглощение теплоты (энергии) Томсона.

Практическое применение эффекта Томсона не нашел, но его можно использовать для определения типа примесной проводимости полупроводников.
352

Корпускулярно-волновой дуализм материи. Дифракция микрочастиц вещества: опытное подтверждение. Гипотеза де-Бройля. Волны де-Бройля.

Корпускулярно-волновой дуализм– свойство любой микрочастицы обнаруживать признаки частицы (корпускулы) и волны. Наиболее ярко корпускулярно-волновой дуализм проявляется у элементарных частиц. Электрон, нейтрон, фотон в одних условиях ведут себя как хорошо локализованные в пространстве материальные объекты (частицы), двигающиеся с определёнными энергиями и импульсами по классическим траекториям, а в других – как волны, что проявляется в их способности к интерференции и дифракции. Так электромагнитная волна, рассеиваясь на свободных электронах, ведёт себя как поток отдельных частиц – фотонов, являющихся квантами электромагнитного поля (Комптона эффект), причём импульс фотона даётся формулой р = h/λ, где λ – длина электромагнитной волны, а h – постоянная Планка. Эта формула сама по себе – свидетельство дуализма. В ней слева – импульс отдельной частицы (фотона), а справа – длина волны фотона. Дуализм электронов, которые мы привыкли считать частицами, проявляется в том, что при отражении от поверхности монокристалла наблюдается дифракционная картина, что является проявлением волновых свойств электронов. Количественная связь между корпускулярными и волновыми характеристиками электрона та же, что и для фотона: р = h/λ (р – импульс электрона, а λ – его длина волны де Бройля). Корпускулярно-волновой дуализм лежит в основе квантовой физики.

Волна (мех) – процесс, всегда связанный с какой-либо материальной средой, занимающей определенный объем в пространстве.

Развитие представлений о корпускулярно-волновых свойствах материи получило в гипотезе о волновом характере движения микрочастиц. Луи де Бройль из идеи симметрии в природе для частиц вещества и света приписал любой микрочастице некий внутренний периодический процесс (1924). Объединив формулы E = hν и E = mc², он получил соотношение, показывающее, что любой частице соответствует своя длина волны: λ_Б= h/mv = h/p, где p- импульс волны-частицы. К примеру, для электрона, имеющего энергию 10 эВ, длина волны де Бройля составляет 0,388 нм. В дальнейшем было показано, что состояние микрочастицы в квантовой механике может быть описано определенной комплекснойволновой функцией координат Ψ(q), причем квадрат модуля этой функции |Ψ|²определяет распределение вероятностей значений координат. Эта функция была впервые введена в квантовую механику Шредингером в 1926 г. Таким образом, волна де Бройля не несет энергию, а только отображает “распределение фаз” некоего вероятностного периодического процесса в пространстве. Следовательно, описание состояния объектов микромира носит вероятностный характер, в отличие от объектов макромира, которые описываются законами классической механики.

Для доказательства идеи де Бройля о волновой природе микрочастиц немецкий физик Эльзассер предложил использовать кристаллы для наблюдения дифракции электронов (1925). В США К. Дэвиссон и Л. Джермер обнаружили явление дифракции при прохождении пучка электронов через пластинку из кристалла никеля (1927). Независимо от них дифракцию электронов при прохождении через металлическую фольгу открыли Дж. П. Томсон в Англии и П.С. Тартаковский в СССР. Так идея де Бройля о волновых свойствах вещества нашла экспериментальное подтверждение. Впоследствии дифракционные, а значит волновые, свойства были обнаружены у атомных и молекулярных пучков. Корпускулярно-волновыми свойствами обладают не только фотоны и электроны, но и все микрочастицы.
Принцип неопределенности Гейзенберга (формулировка, формулы).

Легче всего этот принцип можно представить с помощью примера. Представим, что электрон — это баскетбольный мяч, а фотоны — это бильярдные шары. За счет фотонов мы видим мир и расположение объектов на том или ином месте. Происходит это, когда фотоны отскакивают от объекта и попадают к нам в глаз (проще говоря, это свет).

Так вот, кидая бильярдные шары в баскетбольный мяч, мы будем следить за шарами, которые отскакивают, чтобы понять его местонахождение. Вот только шары довольно тяжелые относительно баскетбольного мяча, поэтому каждый раз будут придавать ему импульс, и тот будет отдаляться. Таким образом, чем сильнее мы пытаемся определить местоположение электрона, тем усиленнее кидаем в него фотоны и ненароком двигаем.

По принципу неопределенности Гейзенберга ни один доступный сегодня метод определения положения электрона не пройдет бесследно для импульса, и мы не сможем определить оба фактора одновременно.

Формула выглядит следующим образом:
ΔxΔp≥ħ/2, где

ħ — постоянная Планка;

Δx — среднеквадратическое отклонение координаты;

Δp — среднеквадратическое отклонение импульса.


Уравнение Шрёдингера для стационарных состояний атома водорода (временное и стационарное уравнения, пояснения к уравнениям).

Временное уравнение Шредингера

Оно является основным уравнением нерелятивистской квантовой механики и выглядит следующим образом:



Уравнение Шредингера, как и все основные уравнения физики не выводится, а постулируется. Справедливость его доказывается тем, что все вытекающие из него

следствия согласуются с опытными фактами.

Если известны волновая функция в начальный момент времени и силовое поле, в котором движется частица, то, решив уравнение можно найти волновую функцию в последующие моменты времени. Однако этим не исчерпывается значение указанного уравнения. Из уравнения и условий, налагаемых на  -функцию, непосредственно вытекают правила квантования энергии.

Стационарное уравнение Шредингера

Если силовое поле, в котором движется частица, стационарно (т.е. постоянно во времени), то поведение микрочастицы описывается уравнением Шредингера для стационарных состояний:



где Е – полная энергия частицы.
Физический смысл Y-функции. Собственные функции и собственные значения. Квантовые числа, характеризующие состояния электрона в атоме и их значения.



Это означает, что при данном условии частица должна находиться где-то в пространстве.

Соотношение (18.2) называется условием нормировки, а функции, удовлетворяющие этому условию, называются нормированными.

В соответствии со своим смыслом  -функция должна удовлетворять стандартным условиям, т.е. она должна быть однозначной, непрерывной и конечной. Кроме того, она должна иметь непрерывную и конечную производную.

Из физического смысла Y -функции следует, что квантовая механика имеет статистический, вероятностный характер.

Y -функция не позволяет определить местонахождение частицы в пространстве или траекторию, по которой движется частица. С её помощью можно показать, с какой вероятностью частица может быть обнаружена в разных точках пространства.

Главное квантовое число N характеризует энергетический уровень, другими словами это размер энергетического уровня, чем больше число N - тем больше радиус, на котором находятся электроны.

Орбитальное квантовое число L обозначает форму той области, в которой может находится электрон, число L имеет значения s (L=0),p (L=1), d (L=2),f (L=3) и также называется энергетической оболочкой или энергетическим подуровнем.

На каждой орбитали находится «2·L + 1» орбиталей, магнитное квантовое число Ml обозначает орбиталь, на котором находится электрон. Ml может принимать значения ±L.

И последнее квантовое число - спин, он принимает два значения: +½ и -½, обозначающий соответственно прямое и обратное вращение электрона.

Квантовые числа элемента, или квантовые числа электрона - это четыре квантовых числа, характеризующих состояние внешнего электрона в атоме.
Принцип исключения Паули (формулировка).

Прямым следствием принципа тождественности одинаковых частиц является принцип Паули.

Принцип Паули (принцип запрета) - один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.

Принцип Паули можно сформулировать следующим образом: в пределах одной квантовой системы в данном квантовом состоянии может находиться только один фермион, состояние другого должно отличаться хотя бы одним квантовым числом.

Удельная электропроводность с позиции квантовой теории (формула, пояснения к формуле).


Зависимости сопротивлений металлов и полупроводников от температуры (рисунки, пояснения к рисункам). Объяснение зависимостей на основе понятий квантовой теории электропроводности.

Для характеристики температурной зависимости сопротивления проводников вводится температурный коэффициент сопротивления , который по определению равен:

(5)

Температурный коэффициент сопротивления металлов - это число, которое показывает, на сколько изменится каждая единица сопротивления проводника при изменении температуры на 1°С (от 0⁰С)

(6)

где R₀ - сопротивление данного проводника при 0⁰ С; R - сопротивление этого проводника при t°С.

так как R₀ неизвестно, обычно вычисляют по .двум сопротивлениям:

R₁=R₀ (1+ t₁), R₂=R₀( )

откуда

(7)


Для металлов очень слабо зависит от температуры, но для полупроводников дело обстоит иначе.

Электрическое сопротивление полупроводников можно выразить следующим образом:

(8)

где - удельное сопротивление, - длина и S – сечение полупроводника, А = . Обозначив = В, получим

(9)

где А - константа, пропорциональная "холодному" сопротивлению полупроводника (обычно при 20С^о).

Постоянная В является одной из важнейших характеристик полупроводника, так как она определяет его коэффициент сопротивления .

Действительно из выражений (5) и (9) находим:

(10)

Из формулы (10) следует существенная зависимость -а у полупроводников от температуры.



Рис.6. Зависимости удельных сопротивлений от температуры для: а) металлов, б) диэлектриков,

в) полупроводников.



Ширина запрещенной зоны ∆Е можно определить, измерив экспериментально сопротивление полупроводника при различных температурах. Для этого приведем формулу (8) к виду:

ℓgR=ℓgA+ (11)


где множители 10³ введены для удобства дальнейших вычислений. Эта зависимость в координатах ℓgR, при ΔЕ = const представляет собой уравнение прямой, тангенс угла наклона которой выражается равенством .-Отсюда следует, что для определения 1 величины ΔЕ графическим методом нужно экспериментально измеренную зависимость сопротивления полупроводника от температуры пересчитать в зависимость:

(12)

и, отложив по оси абсцисс , а по оси ординат , определить тангенс угла наклона линейного участка полученного графика и вычислить значение по формуле:

(13)

Явление сверхпроводимости с позиции квантовой теории.

Теория, объясняющая явление сверхпроводимости была разработана в 1957 г. Бардиным, Купером, Шриффером (БКШ - теория). Основная идея БКШ-теории сверхпроводимости заключается в том, что между свободными электронами проводимости материала кроме обычных сил отталкивания (кулоновских) существуют силы притяжения, обусловленные поляризацией кристалла, вызванной движущимся электроном. Свободный электрон, двигаясь в кристалле, притягивает положительно заряженные ионы и создает в итоге избыточный положительный заряд, который притягивает другие электроны, что приводит к появлению куперовских пар. Расстояние между электронами в куперовских парах может в сотни раз превышать постоянную кристаллической решетки. Все куперовские пары в кристалле находятся в одинаковом квантовомеханическом состоянии. Явление накапливания таких бозе – частиц с наименьшей энергией при низкой температуре называется конденсацией Бозе – Энштейна или Бозе – конденсат. При повышении температуры положительно заряженная область размывается и уменьшается сила притяжения. Поэтому сверхпроводимость проявляется у материалов, имеющих сильное притяжение электронов и ядер атомов (т.е. проводники – плохие сверхпроводники). Два электрона куперовской пары с противоположно направленными спинами и равными и противоположно направленными импульсами благодаря электрон-фононному взаимодействию (то есть взаимодействию электронов с колебаниями кристаллической решетки) испытывают взаимное притяжение и образуют связанное состояние с зарядом 2е.

Куперовские пары образуются между далеко расположенными электронами, где кулоновские силы отталкивания незначительны. При этом критическая температура растет вместе с дебаевской.

Так как при связывании в пары энергия электронов изменяется, то значит, участвовать в этом могут только те электроны, энергия которых может изменяться. Общая концентрация электронов, образующих пары, составляет от их общего числа.

В куперовской паре энергия электрона изменяется, что приводит к изменению спектра материала. Для разрыва куперовской пары требуется квант энергии:

= - (эВ) > kT.

Физическая природа сверхпроводимости аналогична сверхтекучести (идея высказана Ландау в 1941 г.). Квантово-механическая теория рассматривает сверхпроводимость как сверхтекучесть электронов в металле с присущим сверхтекучести отсутствием трения. Электроны проводимости движутся в сверхпроводнике беспрепятственно — без «трения» о неоднородности кристаллической решетки.

В квантовой теории металлов притяжение между электронами (обмен фононами) связывается с возникновением элементарных возбуждений кристаллической решётки. Электрон, движущийся в кристалле и взаимодействующий с другим электроном посредством решётки (электрон-фононное взаимодействие), переводит ее в возбужденное состояние. При переходе решётки в основное состояние излучается квант энергии звуковой частоты — фонон, который поглощается другим электроном. Притяжение между электронами можно представить как обмен электронов фононами, причём притяжение наиболее эффективно, если импульсы взаимодействующих электронов антипараллельны.

Если при сколь угодно низких температурах кулоновское отталкивание между электронами преобладает над притяжением, образующим пары, то вещество (металл или сплав) сохраняет обычные свойства. При критической температуре силы притяжения преобладают над силами отталкивания, поэтому вещество переходит в сверхпроводящее состояние.

Важнейшей особенностью связанного в пары коллектива электронов в сверхпроводнике является невозможность обмена энергией между электронами и решеткой малыми порциями, меньшими чем энергия связи пары электронов. Это означает, что при соударении электронов с узлами кристаллической решётки не изменяется энергия электронов и вещество ведёт себя как сверхпроводник с нулевым удельным сопротивлением. Квантово-механическое рассмотрение показывает, что при этом не происходит рассеяния электронных волн на тепловых колебаниях решётки или примесях. Это и означает отсутствие электрического сопротивления.

Для того чтобы разрушить состояние сверхпроводимости, необходима затрата определенной энергии. При температуре больше критической происходит нарушение связанных состояний электронных пар, прекращается притяжение между электронами и явление сверхпроводимости перестаёт существовать.

В 1986г в швейцарском филиале американской фирмы IBM (Беднорцем и Мюллером) было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости в керамическом металлооксидном материале (La, Ba, Cu, O), характеризующимся значением критической температуры равным 30К. После замены бария на стронций температура возросла до = 40K. В настоящее время достигли значения критической температуры Т = 181К, но есть сообщения, что одной из японских фирм достигнута критическая температура, превышающая 273К.

Объяснение явления высокотемпературной сверхпроводимости основано на образовании куперовских пар, но не за счет электрон-фононного взаимодействия, а возможно за счет электрон - экситонного взаимодействия. Существуют также и другие идеи, объясняющие механизм ВТСП, например, с использованием понятия резонирующих валентных связей (Андерсен), идея о том, что перенос энергии осуществляется за счет солитонов (Давыдов, Ермаков) и др.

Когда сверхпроводник попадает в магнитное поле, это поле проникает в него в виде тонких потоков, называемых вихрями. Вокруг каждого такого вихря возникают электрические токи. Эти вихри тиражируют себя и рассеиваются, когда температура материала возрастает. Поскольку вихри имеют тенденцию прикрепляться к длинным тонким отверстиям в материале, называемым призматическими дефектами, исследователи предположили, что вихри будут вести себя иначе при наличии таких дефектов. И они выяснили: когда вихрей больше чем отверстий, вихри начинают рассеиваться в два этапа вместо одного, так как температура повышается. Если ученым удастся задержать процесс рассеивания вихревых потоков, то будет возможно добиться эффекта сверхпроводимости при более высоких температурах.