超导现象和超流现象的关系
超流性与超导性的机制
超流性与超导性的机制超流性与超导性是两个与物质的电子行为相关的重要物理现象。
在理解它们的机制方面，科学家们进行了深入而广泛的研究。
本文将介绍超流性和超导性的基本概念，并探讨它们背后的机制。
超流性是指物质在极低温下丧失粘滞性和内摩擦的性质。
这意味着超流物质可以流动而不会损失能量。
超流性最早在液氦中被发现，被称为“一号超流”。
这是因为液氦在接近绝对零度时（约-273℃），其粒子之间的相互作用变得微弱，从而导致了超流性的出现。
那么，超流性是如何发生的呢？超流性的机制可以通过凝聚态物理学的角度进行解释。
在接近绝对零度时，凝聚态物质中的粒子（如氦原子）会聚集成所谓的波导量子室，这些室充满了量子涨落。
量子涨落是指粒子之间的相对位置和速度不确定性，存在于量子力学的界域中。
在超流物质中，当温度接近绝对零度时，波导量子室的量子涨落变得非常重要。
它们通过微观量子湍流的方式相互作用，形成了所谓的波导性。
在波导性中，超流物质的粒子像水在管道中一样自由流动，几乎没有粘滞和消散。
与超流性类似，超导性也是一种在低温下出现的奇特电性现象。
超导性是指物质在某些温度下完全消除电阻，并完全导电。
这就意味着在超导态下，电流可以在电线中无损耗地流动。
超导性最早在1900年被荷兰科学家海克·卡末林·艾斯金德斯发现。
他发现当汞被冷却到接近绝对零度时，电流可以无阻碍地通过它。
这个发现引起了巨大的轰动，并促使科学家们研究超导性的基本机制。
超导性的机制可以通过“库珀对”模型来解释。
库珀对是由一对电子组成的配对。
在超导性物质中，当温度降低到超导转变温度以下时，电子会通过感应相互作用形成库珀对。
库珀对的形成涉及到电子之间的相互作用和配对过程。
在超导物质中，晶格的振动（称为声子）可以引起电子之间的吸引力。
当温度降低到超导转变温度以下，声子相互作用使电子形成库珀对。
库珀对将导致电子不受散射，从而消除了电阻。
超导和超流性在机制上存在相似之处。
低温物理学中的超流和超导性机制研究
低温物理学中的超流和超导性机制研究低温物理学是研究物质在接近绝对零度时的行为与性质的学科，其中超流和超导性是其中两个重要且引人注目的研究领域。
本文将探讨低温物理学中超流和超导性的机制研究。
一、超流性质的研究超流是指某些物质在低到一定温度以下，表现出无阻力传导流体性质的现象。
超流的发现具有重大意义，它违背了常规理论的预期，引发了科学界的广泛关注和探索。
1. 超流的历史与发现超流现象的首次观察是在1911年，荷兰物理学家海克·卡末林发现了液体氦的超流性质。
他发现液体氦在低于2.17K时，具有完全无视摩擦的流体性质。
此后，超流性质也在其他材料如氢、锂等中被观察到。
这一现象的发现为低温物理学开辟了新的研究方向。
2. 超流的特性与应用超流性质表现出一系列独特的特性，如零黏度、零电阻和磁通量量子化等。
这些特性使得超流在科学研究和技术应用中具有广泛用途。
例如，超流可以被用来制造高灵敏度的传感器、高性能的超导磁体以及作为量子计算的基础。
二、超导性的机制研究超导性是指物质在低温下电阻消失并排斥磁场的现象。
超导性的研究对于电力传输和储存等领域具有重要的意义。
1. 超导性的发现与分类超导性的首次观察可追溯到1911年，当时海克·卡末林发现在低于临界温度时，汞的电阻迅速消失。
超导材料可以分为一类和二类超导材料，其中一类超导材料临界温度较低，但电磁性能较好，而二类超导材料临界温度较高，但对外磁场的作用相对较强。
2. 超导机制的理论研究超导机制的理解至今仍然是低温物理学的研究热点之一。
研究者提出了许多理论模型来解释超导性的产生机制，其中最著名的是BCS理论（巴丁-库珀-施里弗理论），该理论通过电子之间的库珀对形成来解释超导性。
此外，还有其他理论模型如磁通流动理论等。
3. 应用于超导材料和器件超导材料在能源传输、磁共振成像等领域具有广泛的应用潜力。
目前，高温超导材料的发现和应用已经取得了显著的进展，使得超导技术在实际应用中更加可行和普及。
物理学中的有趣问题
物理学中的有趣问题物理学是一门研究自然界中物质、能量、空间及其相互作用关系的科学。
在物理学界中，还有很多有趣的问题值得探讨。
以下是我认为比较有趣的几个问题。
1.量子纠缠量子纠缠是一种量子力学现象，指两个或更多个量子系统间存在着密切的关联。
这种关联即使在它们之间存在距离时也会持续存在，换句话说，当一个系统发生变化时，另一个系统也会产生相应变化，即使它们之间没有实际的物理接触。
这种现象在Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）悖论的研究中首次被提出，并在之后的Bell不等式实验中得到了验证。
量子纠缠非常神奇，因为它表明距离可以被量子力学所超越。
这项研究也具有实际应用价值，例如用于量子计算、量子通信等领域，能够实现高度加密等功能。
2.黑洞黑洞是一种天体物理现象，它具有极强的引力作用，连光线都无法逃脱。
黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，在人类历史上也曾引起科学家们的广泛研究。
近年来，随着观测技术和模拟技术的进步，人们对黑洞的了解也越来越深入。
尽管已经发现了很多黑洞，我们仍然对许多问题缺乏足够的了解，例如如何形成黑洞、黑洞的大小等等。
因此，黑洞仍然是一个非常有趣的物理问题。
3.相对论相对论是描述宇宙中物体的运动规律的物理学理论，它描述了速度逼近光速的物体的特性，从而改变了我们对时间、空间和物质的看法。
相对论是20世纪最伟大的科学成就之一，也是理解宇宙的重要基础。
相对论涉及许多有趣的问题，例如光速为什么是不变的、质量与能量的关系等等。
另外，相对论对现代科学也产生了深远的影响，例如GPS系统的设计。
4.超导和超流超导和超流是两种有趣的物理现象，它们可以让电流在完全没有电阻的情况下流动。
超导和超流也具有广泛的应用价值，例如用于磁共振成像、粒子加速器、核磁共振等领域。
虽然超导和超流已经被广泛应用，但我们仍然需要更深入地研究它们的机理，以便更好地利用它们在实际中的应用。
总之，以上四个物理问题只是众多物理问题的一部分。
超流与超导性的机理
超流与超导性的机理超流与超导性是固体物理学中的两个重要现象，它们都涉及到微观粒子的行为和相互作用。
超流和超导现象的机理可以通过量子力学和统计物理学的原理来解释。
超流是指某些物质在低温下表现出无摩擦流动的现象。
这种现象最早在液体氦中被观察到。
在低于4.2K的温度下，液体氦-4变得超流，不再遵循普通的流体力学规律。
经过一系列实验和理论研究，科学家发现，液体氦中的超流现象是由于氦原子在低温下集体地行为而产生的。
在低温下，氦原子形成了所谓的波恩-爱因斯坦凝聚态，即一种由大量基态氦原子组成的玻色子凝聚态。
波恩-爱因斯坦凝聚态具有与普通物质不同的量子性质，它们能够通过“超流性”表现出来。
超导性是指某些物质在低温下表现出电阻为零的现象。
最早被发现的超导现象发生在金属铅中。
当铅的温度降至低于7.2K时，电流可以在铅中自由流动，而不会遇到电阻。
超导现象也可以通过量子力学的原理来解释。
根据巴利-库珀对称性和布洛赫定理，超导体中的电子可以形成库珀对，即由两个自旋相反的电子组成的配对。
这些电子配对在低温下可以通过声子交换产生吸引力，从而形成超导电子对。
超流和超导性的机理实际上都涉及到了量子力学中的一些基本原理。
首先，量子力学的波粒二象性使得粒子不再被视为经典粒子，而是具有波动性。
其次，波函数的对称性对粒子行为起着重要的作用。
在超流和超导现象中，波函数的对称性导致了电子或氦原子的集体行为和配对效应。
最后，量子力学中的统计原理对超流和超导现象的发生也起到了关键作用。
根据波恩-爱因斯坦统计和巴利-库珀对称性，超流和超导态的形成基于粒子的统计行为和配对效应。
除了理论解释，对超流和超导性的深入研究还带来了许多应用。
超导电子器件已经在磁共振成像( MRI)、高速列车磁悬浮、粒子加速器和核磁共振等领域得到了广泛应用。
超流现象也在低温物理研究中发挥了重要作用，通过对超流的研究可以更好地理解和控制量子涨落、相变和强关联效应等基本物理现象。
低温物理学中的超导性与超流性研究
低温物理学中的超导性与超流性研究超导性与超流性是低温物理学中重要的研究方向，它们的发现和探索对于理解物质的性质和应用具有重要意义。
超导性指的是在特定温度下，某些物质的电阻变为零，电流可以自由地在材料内部流动。
超流性则是指某些物质在超低温下，流体可以在没有任何阻力的情况下流动。
超导性的研究可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡梅林·奥尼斯(Heike Kamerlingh Onnes)首次发现了汞在极低温度下失去了电阻。
这一突破性的发现引发了物理学界的震动，并被誉为低温物理学的开创性研究之一。
此后，人们陆续发现了许多物质具有超导性，如铅、锡、铝等元素，以及各种复合材料。
低温超导性的现象在当时是无法解释的，直到1957年，美国物理学家巴丁·库珀(John Bardeen)、约翰·罗伯特·施里弗(John Robert Schrieffer)和罗伯特·戴农(Robert Coleman Richardson)提出了著名的BCS理论，解释了超导现象的本质。
他们认为，超导性是由于电子在体系中以库珀对的形式结合，形成了一种电子波的运动模式，即束缚在准粒子中的电荷。
超导性不仅有理论的解释，还具有广泛的应用。
在超导计算机和量子计算机的研究中，超导材料被广泛应用于构建超导量子比特和存储器件。
超导材料还可以用于磁共振成像(MRI)中的磁体，提供强大而稳定的磁场。
此外，超导材料还在能源输送领域具有重要作用，通过减少能量损失，提高能源的传输效率。
与超导性相似的超流性现象也是低温物理学中的重要研究方向。
超流性的发现始于1937年，当时荷兰物理学家雀仁·卡彭(Johan Dijksterhuis)和英国物理学家彼得·卡彭(Peter Kapitza)研究液体氦时，发现它在低于 2.17K的温度下也会失去黏性，流动轨迹也不受外界的干扰。
这种现象被称为超流性。
超流体研究
超流体摘要超流体和超导体有很多相似的地方，可以将二者结合起来了解。
本文首先介绍了超流体的发现，当氦24 降温至低于 212K时 ,它会开始出现一些很奇特的行为，例如液态氦几乎可以毫无阻力地通过细管 ,甚至可以爬上管壁 ,溢出管外。
尽管液态氦早就出现奇特的现象。
除了零阻力, 还介绍了超流体一系列与众不同的特性。
超临界流体是一种介于气体和液体之间的的物理状态，它有着非常好的应用前景。
引言在茫茫宇宙中，位于元素周期表上第二位的氦，其丰度仅在氢之下，而高于其他所有元素.不过地球上例外，氦的含量比较少，它属于化学性质不活泼的惰性气体行列.近一个世纪以来，由于科学的进步和发展，氦元素的许多奇妙性质突显出来，使科学家大开眼界，同时使处在科研前沿的氦元素，成为最受人关注的研究课题之一。
氦的原子结构简单，其原子核由2个中子和2个质子构成，核外有2个电子，其分子表达式为He，所以通常称作氦－4.以区别于它的同位素，原子核中只有一个中子的氦－3.在神奇的科学圣殿，氦气是最后一个被液化的气体，液化时的温度只比绝对零度高几度.在所有物质中，只有氦最为特殊，它在常压下只有气、液两种状态.在接近绝对零度的超低温，液态的氦仍然不会凝固，除非施加足够大的外压；科学家最先在超低温流体氦中，发现了金属汞的“超导现象”，从而开辟出一个全新的、前景十分广阔的科研及应用领域.已在上海市建成的磁悬浮列车，就离不开功率强大的超导体磁铁支持；科学家还是在液氦身上，第一次看见了可与“超导”媲美的“超流”现象。
处在超流状态的液氦，能轻松流过用玻璃片制成的、仅有0.5微米宽的狭缝，从而证明超流体没有粘滞性、没有摩擦的重要性质。
在超流状态下的液氦，会顺着无缝隙玻璃或金属容器的“墙壁”外爬，会自发地产生虹吸现象，自发地向低处流.把盛有超流体液氦的容器用毛细管连接起来后，加热其中一个容器，液氦将自动流向被加热的容器.若将被加热容器顶部烧制成细嘴状，液氦将马上沿着容器细嘴喷射出去，形成既罕见又壮观的“量子喷泉”。
物理学中的超导和超流现象
物理学中的超导和超流现象在物理学中，超导和超流是两个非常有趣的现象。
它们都发生在低温条件下，而且具有一些非常神奇的性质。
在这篇文章中，我们将深入探讨这两个现象的背后原理以及它们的应用。
超导现象超导现象是指某些物质在低温下电阻会突然消失的现象。
这个现象的发现可以追溯到1911年，当时荷兰的物理学家海克·坤和吉纳·沃克斯发现铅金属在低温下电阻降为零。
这个发现颠覆了人们对电阻的理解，因为在那个时候，人们认为电阻是所有物质的固有属性，而且电阻会随着温度的升高而增加。
超导现象的背后原理是基于量子力学理论的。
在一定的材料中，当温度降到超导临界温度以下时，它们的电子会出现类似于波长的运动模式，形成所谓的库珀对。
这个库珀对由一对电子组成，通常是一个自旋向上的电子和一个自旋向下的电子。
它们之间有一个特殊的相互作用，使它们在材料中无法散射，因此电阻降为零。
近年来，超导材料的研究发展得越来越快，包括高温超导材料。
高温超导材料不像传统超导材料需要极低的温度才能发挥其超导效果。
这使得其在工业和科研领域有了广泛的应用，例如超导磁体、磁悬浮列车等。
超流现象另一个非常有趣的现象是超流现象。
超流是指物质在低温下流动时，不会有任何阻力的现象。
这个现象最早是由苏联物理学家皮奥特尼克在1938年发现的。
他发现在低温下，氦4在绝对零度的温度下可以变成液态，而此时液态氦的粘性为0，因此可以自由地流动。
超流现象的背后原理非常简单。
根据经典物理学，物质在流动时会受到摩擦力的阻碍，因此会产生一定的阻力。
但是在低温下，物质的粘度会变得非常小，从而降低了物质内部分子之间相互作用的力。
这使得氦原子可以在液体中自由地移动，并且形成超流的状态。
超流现象也有一些非常有趣的应用。
例如，利用超流现象来制造超导轴承，可以使得转子的转动非常平稳，因为它们可以消除来自磁场和电流的力矩。
此外，超流现象还被用于制造高灵敏度的传感器和中子探测器等。
结语超导和超流现象是量子力学理论的两个非常有趣的应用。
低温物理学中的超流和超导性研究
低温物理学中的超流和超导性研究低温物理学是研究在极低温下物质的性质和行为的科学领域。
在这个领域中，超流和超导性是两个重要的研究方向。
本文将重点探讨超流和超导性的定义、特性以及其在现实生活和科学研究中的应用。
一、超流性超流性是指在低于一定温度下，某些物质表现出无粘性、无内阻的特性。
在超流态下，物质可以自由地流动，不会对外界产生任何阻碍。
超流性最早在液体氦中被观测到，并且随后被广泛研究。
超流性的发现可以追溯到20世纪初，当时荷兰科学家海克·卡末林纳·卡姆林厄斯通过研究液态氦的流动性质发现了超流性现象。
超流性在液态氦的临界温度下表现得尤为明显，这一温度被称为“λ点”，约为2.17K。
超流性的特性使得超流物质可以在容器中爬升，形成震荡等非常有趣的现象。
例如，当将超流态液态氦放置在一个密封的容器中，然后将其容器倾斜，液态氦会从容器底部爬升到容器顶部，这被称为“爬升效应”。
超流性在现实生活和科学研究中具有广泛的应用。
在工业上，超流性可用于制冷技术。
由于超流物质的流动无阻碍，其热传导性能极好，因此可以用来制造低温冷却装置。
超导磁体、核磁共振仪等设备中常常使用超流氦来实现低温状态。
二、超导性超导性是指在一定温度下，某些物质表现出电阻为零的特性。
超导性的发现可追溯至1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林纳·卡姆林厄斯发现，当汞被冷却至4.2K以下时，电阻会突然消失。
超导性的出现与电子之间的库仑相互作用有密切关系。
在常规电导体中，电子因受到热运动的干扰而发生碰撞，从而导致电阻的产生。
而在超导体中，库仑相互作用能够在电子之间形成一种“配对”，使电子能够以某种方式形成一个整体，从而避免了电子的散射与碰撞，进而导致电阻为零。
超导性有着广泛的应用价值。
超导材料常用于制造超导电缆、磁悬浮列车、MRI扫描仪等高技术设备。
超导技术的发展有助于提高电能传输效率，节约能源，并且在科学研究中也起到了至关重要的作用。
第十四章 超导和超流现象
此而获得１９７２年的诺贝尔物理学奖。
后来科学家发现存在着两种超导体。一种称为Ｉ型超导体， 主要是金属超导体。它对磁场有着屏蔽作用，也就是说磁场无 法进入超导体内部。如果外部磁场过强，就会破坏超导体的超 导性能。另一种称为ＩＩ型超导体，主要是合金和陶瓷超导体。 它允许磁场通过(部分屏蔽磁场 )。
巴丁、库珀和施里弗提出的理论只能解释Ｉ型超导体的特 性，无法解释ＩＩ型超导体的特性。１９５０年维塔利· 金茨堡 与苏联科学家列夫· 郎道[因对凝聚态(特别是液氦理论)的研究 成果获得１９６２年诺贝尔物理学奖]提出一种描述超导等现 象的公式，在此基础上，１９５７年阿列克谢· 阿布里科索夫提 出了一种能够解释ＩＩ型超导体特性的理论。
三个临界参数 • 临界温度（TC）--超导体必须冷却至某一临界温度 以下才能保持其超导性。 • 临界电流密度（JC）--通过超导体的电流密度必须 小于某一临界电流密度才能保持超导体的超导性。 • 临界磁场（HC）--施加给超导体的磁场必须小于某 一临界磁场才能保持超导体的超导性。
• 三者之间的关系曲线
超流体现象也是在超低温环境下观测到的。大气中稀有 的惰性气体氦很难液化。直到１９０８年，荷兰科学家卡麦 林· 昂内斯才把它制成液体。氦有两种同位素氦４和氦３。上 世纪３０年代末，苏联科学家彼得· 卡皮察首先观测到液态氦 ４的超流体特性。他因与此相关的成果获得１９７８年诺贝 尔物理学奖。这一现象很快被苏联科学家列夫· 郎道用凝聚态 理论成功解释。 不过，科学家直到２０世纪７０年代末才观测到氦３的 超流体现象。因为使氦３出现超流体现象的温度只有氦４的 千分之一。
超导现象研究及应用
• • • • • 超导现象的发现 超导体的两个性质和临界参数 第I,II类超导体 超导体的理论 超导体的应用
超流(涡旋)
量子传感器
超流体展现出独特的量 子特性,如量子干涉、量 子隧穿等。研究人员利 用这些量子效应,开发了 一系列高精度的传感器, 如超导量子干涉仪 (SQUID)、原子钟等,用 于测量磁场、重力、时 间频率等物理量。
光学成像系统
超流体往往表现出复杂 的流场结构,需要采用先 进的成像技术进行观察 和分析。研究人员使用 激光干涉仪、高速摄像 机等光学装置,能够捕捉 超流体中涡旋、声波等 微细的动态过程。
药物输送
基于超流体的无阻抗输送 特性,可研发新型药物输送 系统,提高药物在目标组织 的吸收效率和生物利用度 。
超流在实验物理中的应用
仪器分析
利用超流现象,可以设计出超灵敏的温度计、压力计等高精度测量仪器,广泛应用于物理 实验和科学研究。
量子效应
超流体系蕴含丰富的量子力学特性,可作为探索量子力学基础理论的绝佳平台,如量子隧 穿、量子干涉等。
低温实验技术
探索超流需要精密的低温实验设备和 细致的测量技术,如使用液氦和液氢 在极低温下制冷。这些实验手段为发 现和认知超流现象做出了关键贡献。
超流的现象及应用
超流是一种具有独特性质的物态,它可以展现出无阻尼流 动、量子隧穿等奇异现象。这些现象不仅丰富了我们对物 质性质的理解,也为众多领域提供了新的应用机遇。
是由于超流的量子性质导
应,是超流的另一个量子
致的。这些量子涡旋在超
特性,在多种超流现象中
流动力学中起重要作用。
都有体现。
超流与低温物理
超流和氦液 II
超流是在极低温下出现的一种特殊状 态,第一次被发现于液氦 II。它展现 出无粘滞流动、热超导等独特特性, 深刻影响了低温物理的发展。
超流与超导
超流与超导现象有密切联系,都源于 量子效应在低温下的独特表现。它们 共享共振对的凝聚态和相干性,揭示 了量子物理在宏观尺度的深奥规律。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
论超导现象和超流体现象的关系——灵遁者我相信你和我一样，第一次听到超导概念的时候，是诧异的。
竟然还有这样的现象，其实令我们诧异的现象，有很多很多的。
只要你愿意去找，去发现，物理世界的奇妙，会伴随你一生。
但很多令我们诧异的现象，我们也找到了原因。
这就是人类的智慧。
1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到-268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失。
后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，H·卡茂林·昂内斯称之为超导态。
昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
首先电阻是描述导体导电性能的物理量，用R表示。
电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义，即R=U/I。
所以，当导体两端的电压一定时，电阻愈大，通过的电流就愈小; 反之，电阻愈小，通过的电流就愈大。
因此，电阻的大小可以用来衡量导体对电流阻碍作用的强弱，即导电性能的好坏。
电阻的量值与导体的材料、形状、体积以及周围环境等因素有关。
超导状态的导体称之为“超导体”。
超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。
导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。
1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
迈斯纳效应于1933年被瓦尔特·迈斯纳与罗伯特·奥克森菲尔德在量度超导锡及铅样品外的磁场时发现。
在有磁场的情况下，样品被冷却至它们的超导相变温度以下。
在相变温度以下时，样品几乎抵消掉所有里面的磁场。
他们只是间接地探测到这个效应；因为超导体的磁通量守恒，当里面的场减少时，外面的场就会增加。
这实验最早证明超导体不只是完美的导电体，并为超导态提供一个独特的定义性质。
当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时，磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。
此超导电流在超导体内部形成的磁场，恰好和磁体的磁场大小相等，方向相反。
这两个磁场抵消，使超导体内部的磁感应强度为零，B=0，即超导体排斥体内的磁场。
在弱场下，超导体几乎“排斥”掉所有的磁通量，磁力线无法穿透超导体。
它通过在其表面建立起电流来达到这点。
这些表面电流的磁场与外加的磁场在超导体内互相抵消。
由于场排斥（或抵消）并不随时间而改变，所以导致这效应的电流（又称持久电流）并不会因时间而减弱。
因此电导率可被视为无限：即超导体。
在接近表面的一定距离内，磁场并不会被完全抵消，这个距离被称为伦敦穿透深度。
每一种超导体都有其特有的穿透深度。
任何完美的零电阻导电体都会因为简单的电磁感应现象，阻止通过其表面的磁通量改变。
然而，超导体的迈斯纳效应跟这个有区别：当为了在外加磁场下到达超导态，而冷却一般导电体时，磁通量在相变期间会被排斥。
这样的效应无法只用无限电导率来解释。
它的解释比这个更复杂，最早由弗里茨·伦敦与海因茨·伦敦两兄弟在伦敦方程中提出。
后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬浮不动。
迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超导性。
迈斯纳效应指明了超导态是一个动态平衡状态，与如何进入超导态的途径无关，超导态的零电阻现象和迈斯纳效应是超导态的两个相互独立，又相互联系的基本属性。
单纯的零电阻并不能保证迈斯纳效应的存在，但零电阻效应又是迈斯纳效应的必要条件。
因此，衡量一种材料是否是超导体，必须看是否同时具备零电阻和迈斯纳效应。
为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（0K=-273.15℃；K开尔文温标，起点为绝对零度）。
1986年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，1987年1月升至43K，不久美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及大陆科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。
1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。
从1986年－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。
大约1993年，铊－汞－铜－钡－钙－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到138K。
高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。
超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。
超导现象中的迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。
利用超导悬浮可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。
超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。
超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。
利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。
超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。
超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。
随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。
现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。
超导现象早在1911年就为世人所知。
目前我国关于超导技术的各项研发均已步入正轨，且进入产业化运作，现已普遍运营在电力行业、通信领域、军事领域以及医疗领域等。
在我国关于超导的研发中，超导材料经营经历了低温到高温的研发，第一代材料已经研究成熟，第二代材料由于其成本低更适用于产业化运作而被市场看好;超导产品品类逐渐增加，现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。
虽然与国际尚有一定的差距，但部分领域的研发已经处于国际先进水平。
由于超导技术被认为将在一定程度上决定一个国家智能电网的竞争力，因此，对于超导产业而言，“十二五”期间，我国智能电网的全面建设将给该产业的发展提供良好的发展契机。
超导产业或将迎来“十年十倍”的快速增长，未来十年我国超导市场的规模约为1300-1600亿元，预计到2020年，该产值将达到750亿美元。
那么人们是如何解释超导现象的？内部机制是如何的？继续看看下文内容。
1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后，同时提出：超导电性是电子与声子相互作用而产生的。
他们认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围，正离子被电子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它电子形成了超导电流。
接着，美国伊利诺斯大学的巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论，他们认为：在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对，无数电子对相互重叠又常常互换搭配对象形成一个整体，电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。
由于拆开电子对需要一定能量，因此超导体中基态和激发态之间存在能量差，即能隙。
这一重要的理论预言了电子对能隙的存在，成功地解释了超导现象，被科学家界称作“巴库斯理论”。
这一理论的提出标志着超导理论的正式建立，使超导研究进入了一个新的阶段。
1953年毕派德推广了伦敦的概念并得到与实验基本相符的超导穿透深度的数值。
1960-1961年美籍挪威人贾埃瓦用铝做成隧道元件进行超导实验，直接观测到了超导能隙，证明了巴库斯理论。
他在大量实验中，曾多次测量到零电压的超导电流，但未引起他的重视。
1962年年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质，他提出在超导结中，电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流，这个现象称作直流约瑟夫逊效应。
当外加直流电压为V时，除直流超导电流之外，还存在交流电流，这个现象称作交流约瑟夫逊效应。
将超导体放在磁场中，磁场透入氧化层，这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。
约瑟夫逊的这一重要发现为超导体中电子对运动提供了证据，使对超导现象本质的认识更加深入。
约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。
在这里我总结一下超导理论研究：为阐明超导体的机理，科学家提出了多种理论，包括：1935年提出的，用于描述超导电流与弱磁场关系的London方程，上面已经提到了；1950~1953年提出的，用于完善London方程的Pippard理论；1950年提出的，用于描述超导电流与强磁场（接近临界磁场强度）关系的GL （Ginzburg-Landau）理论；1957年提出的，从微观机制上解释第一类超导体的BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理论等。
其中比较重要的理论有BCS理论、GL 理论。
BCS理论是以近自由电子模型为基础，以弱电子－声子相互作用为前提建立的理论。
理论的提出者是巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.V.Cooper）、施里弗（J.R.Schrieffer）。
BCS理论认为，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成库珀对，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。
对于库珀对产生的原因，BCS理论做出了如下解释：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。
这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。
在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，没有电阻，从而形成超导电流。
在这里很多朋友，对于晶格这个概念不熟悉。
晶格其实就是指导体的空间排列。
晶体内部原子是按一定的几何规律排列的。
为了便于理解，把原子看成是一个球体，则金属晶体就是由这些小球有规律堆积而成的物体。
为了形象地表示晶体中原子排列的规律，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些连接起来，构成有明显规律性的空间格架。
这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格，又称晶架。
BCS理论很好地从微观上解释了第一类超导体存在的原因，理论的提出者巴丁、库珀、施里弗因此获得1972年诺贝尔物理学奖。