“超导”研究成功

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所属分类:科学故事
摘要

电是什么?电是电子的流动。有些材料允许电顺利通过,有些材料却不允许,正如有些马路允许车辆行驶,有些马路不允许车辆通过一样。允许电顺利通过的材料叫导体,很难让电通过的材料叫绝缘体。一般来说,金属都是导体,非金属都是绝缘体。船在水中航行要克服水的阻力,飞机在空中飞行有空气阻力,人在地上行走要克服鞋与地面之间产生的阻力——摩擦力。同样,电在金属材料内部流动时也有阻力,这种阻力叫做电阻。电阻大小跟温度高低密切相关,例如,水银、铅的电阻随着温度降低而逐渐变小,到了-269℃时,它们

  电是什么?电是电子的流动。有些材料允许电顺利通过,有些材料却不允许,正如有些马路允许车辆行驶,有些马路不允许车辆通过一样。允许电顺利通过的材料叫导体,很难让电通过的材料叫绝缘体。一般来说,金属都是导体,非金属都是绝缘体。

  船在水中航行要克服水的阻力,飞机在空中飞行有空气阻力,人在地上行走要克服鞋与地面之间产生的阻力——摩擦力。同样,电在金属材料内部流动时也有阻力,这种阻力叫做电阻。电阻大小跟温度高低密切相关,例如,水银、铅的电阻随着温度降低而逐渐变小,到了-269℃时,它们的电阻小到几乎没有。

  金属没有电阻现象的,科学上把它叫做超导。这种超导现象,早在100多年前就被荷兰科学家昂尼斯发现了。

  多年来,随着科学的发展,人们做了大量的工作,探索超导的奥秘。

  曾有一位美国科学家用铅作为材料,做了一个封闭的圆环,并把它放在超低温的环境中,也就是使铅处于超导的状态。接着,他又将一定量的电流通入铅环,然后切断电源,使电流在铅环中没有休止地流动下去。过了几年,当这位科学家再去测量铅环的电流时,他惊异地发现,电流依旧跟过去一样,没有明显的减弱。这说明了电流在超导体中没有损耗,是可以永远地保存下去的。

  这个实验给人们非常巨大的启示。在日常生活中,一天24小时里的用电量是不相同的,白天和傍晚用电量最大,到了深夜就大大地减少了。我们现在的发电厂,不可能做到白天发电多、深夜发电少,所以到了深夜,发出来的电往往会浪费掉。假如有一个很大的电力仓库,能够及时地把余下的电能储存起来,到了需要的时候再放出来,那该有多好啊!

  科学家设想在地下很深的地方挖一个大坑,它的直径有100多米,又分成上中下三层,在里面充满着超低温的液态氦气,把超导金属做成的线圈浸没在里面。平时,可以把多余的电能储存到超导线圈里去,当需要时,再把电取出来使用。由于电能没有损耗,所以能长期地储存下去。

  科学家已着手研究、制造可以储存100万度电的超导设备,只要制造成功,人们就再也不会为用电的不平衡而伤脑筋了。

  电是从发电厂的发电机发出来的,由于发电机所用的导线是用金属铜、铝制成,在常温下电在金属导线中流过时,会因电阻而使导线发热,变成热量,无形中能量跑掉了。所以,发电厂发出来的电只有90%供我们使用,10%被发电机本身消耗掉了。

  如果发电机的导线是用超导金属做成的,就可以使发电机的效率提高到98%,而且发电机也不必造得很大。目前世界上已经制造成功1万千瓦功率的超导发电机,到本世纪末,会有2000万千瓦大功率超导发电机问世。它可以供应一个现代化大城市的全部用电。

  21世纪,输电线和变压器都可能用超导金属制成,超导电缆和超导变压器的问世,更能为人类节约巨大的电能。

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