电气工程导论电工理论与新技术

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。本文由 guohai168 贡献ppt 文档可能在WAP 端浏览体验不佳。 建议您优先选择TXT, 或下载源文件到本机查看。电工理论与新技术超导超导的发现 超导的微观机理 超导材料 超导的应用 展望超导现象的发现超导是某些金属或合金在低温条件下出现的一种奇妙的现象。最先发现这种现象的是荷兰物理学家卡麦林 昂纳斯。 19 夏天 , 当昂纳斯的两个研究生在做低温实验时, 偶然 发现某些金属在极低温环境中 , 金属的电阻突然消失了。昂纳斯接着用水银做实验,发现水银在4.1K 时 ( 约相当于 -269) , 出现了这种超导现象 ; 她又用

2、铅环做实验, 九百安培的电流在铅环中流动不止 , 两年半以后仍旧毫无衰减。快快方式u=,&gp=1.lnk经过研究人们发现 : 所有 超导物质 , 如钛、 锌、 汞 等, 当温度降至临界温度 时 , 皆显出某些共同特征 :超导之性质电阻为零 , 一个超导体 环移去电源之后 , 还能 保持原有电流有人做 过实验 , 发现超导环中 的电流持续了两年半而 无显著衰减 完全执磁性 , 这一现象 由德国物理学家迈斯纳 发现 , 只要超导材料进 入超导状态 , 便可把磁 感线排斥体外 , 其体内 的磁感应资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。强度总是零( 迈斯纳效应 ) 超导的发现

3、轰动了全世界的科学家 , 大家纷纷想要揭开超导的奥秘 , 因为只有了解了超导现象的微观机理, 才 能使它为人类作出更大的贡献。将近一百年过去了, 经过 几代科学家的不断探索,人类也对超导的机理有了一个大概的认识, 当前我们对它有一下解释: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 : 超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。 她们都认为金属中的电 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 , 她们认为 : 在

4、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 迭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。超导的应用从当前的研究情况来看, 超导技术的应用可分成三类 :资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。超导技术应用( 1)能源 -超导输电、超导储能

5、、超导电机等( 2)交通-磁悬浮列车 ( 抗磁性应用 ) 、 船舶磁推进器( 3) 医疗卫生 -核磁共振成像、 生物磁仪器等( 4) 电子技术 -超导微波技术应用、各类超导传感技术、半导体超导体集成电路、超导计算元件等( 5) 重大科学工程 -加速器、 受控热核装置等( 6) 国防技术超导反潜、扫雷、 电磁推进、通讯及制导等在磁悬浮列车方面的应用1999 年月 , 日本 研制的超导磁悬浮列车时速已达552 公 里西南交通大学研制成功的超导磁悬浮500 公里在磁悬浮列车方面的应用列车 ,最高设计时速达列车的最高时速为 300 公里 , 飞机的为 1000 公里。因此人们就想寻 求一种时速介于两者

6、之间的交通工具。 磁悬浮列车整好满足了这个 要求。最高时速可达到 500 公里。 磁悬浮列车是利用超导体的完全 排磁性 , 使列车悬浮在空中 , 以 直流电动机作为推动力。 她的优 点是 , 不接触轨道 , 无摩擦 , 运 行安全 , 无噪声 , 无任何有害气 体排放。 在上海浦东已经建成了中国第一 条磁悬浮铁路 , 全长 30 公里 , 仅 需 8 分钟。超导技术在定向武器方面的应用在军事上 , 定向武器在未来战争中将起到举足轻重的作用。 美国和俄罗斯已经把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。能量 汇聚成极细的能束 , 并

7、沿着指定的方向以光速向外发射 , 从而摧毁目标。 存在一个问题 : 如何在瞬间提供大量的能量呢 ? 用超导材料制成的闭合线圈就是一种理想的储能装置。 因为在超导线圈中的电流没有功率损失 , 可长时间维持。 只要线圈保持超导状态 , 它所储存的电磁能就会毫无损耗地长期保存下 去并可随时把强大的能量提供给聚能武器 , 超导储能装置使聚能武器如 虎添翼 , 有如给聚能武器提供了一个机动灵活、 容量无比的弹药库 , 使 聚能武器随时能够对敌实施攻击。超导技术在定向武器方面的应用飞 机 推 进 器超导技术在定向武器方面的应用精确制导武器的发射超导技术在定向武器方面的应用核潜艇图核磁共振 超导技术在医疗卫

8、生方面的应用核磁共振 (MRI) 又叫核磁共振成像技术。是继CT 后医学影像学的又一重大进步。自80 年代应用以来 , 它以极快的速度得到发展。其基本原理 基本原理 : 是将人体置于特殊的磁场中 , 用无线电射频脉冲激发人体 基本原理 内氢原子核 , 引起氢原子核共振 , 并吸收能量。在停止射频脉冲后 , 氢 原子核按特定频率发出射电信号 , 并将吸收的能量释放出来 , 被体外的 接受器收录 , 经电子计算机处理获得图像 , 这就叫做核磁共振成像。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。核磁共振 超导技术在医疗卫生方面的应用磁共振成像技术(MRI) 和 CT 成像技术比较

9、 ,首先是成像原理不同。 CT 即计算机断层扫描技术,是将 X 射线对人体组织作横断面扫描后经过计算机对密度对比分析成像诊断疾病 , 对人体有 X 线辐射损伤 ,MRI 是经过发射脉冲磁场信号 , 对人体氢质子磁共振信号进行分析成像 ,诊断疾病 ,不存在 X 线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、冠状面三维任意角度切层 , 经过各种角度显示病变 , 立体感更强 , 而且 在同一切层可采用不同序列、不同参数扫描 , 这更有利于对不同生物学特性的组织的充分显示, 由于 MRI扫描中不同组织信号差异远大于CT 上 组织间密度差异 , 因此 , 使许多病变更易辩认 , 有利于对病变早期诊断

10、, 特别是细小病变。受控热核聚变装置超导体在托卡马克装置中的应用托卡马克装置是一种磁约束热核聚变实验装置, 经过人 们 50多年的不懈努力 , 1992 年以来 , 已经成功的在欧洲联合环 jet 和美国 TFTR 上进行 了氘氚放电 , 开发聚变能的 科学可行性终于在托卡马克 装置上得到证实。 可是常规托卡马克装置 , 体 积大 , 效率低而且是脉冲运 行。而超导托卡马克正是在 这一点上有着极大的优势 , 即:高效紧凑 , 稳态运行。中科院等离子体物理研究所超导托卡马克HT-7 巨大的电感线圈利用超导体产生的巨大磁场,应用于受控制热核反应。核聚变资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联

11、系改正或者删除。反应时 , 内部温度高达1 亿 2 亿 , 没有任何常规材料能够包容这些物质。 而超导体产生 的强磁场能够作为” 磁封闭 体”, 将热核反应堆中的超高 温等离子体包围、 约束起来 , 然后慢慢释放 , 从而使受控核 聚变能源成为 21 世纪前景广阔 的新能源。氢弹蘑菇云我们的目标 :超导电工中心 我们的目标 :围绕EAST 超导磁体系统的需求, 开展相关技术的研究和攻关,确保大科学工 程任务的完成 ; 瞄准国际前沿 , 研究和发展超导磁体技术、 建立大型超导磁体测试中心 , 建 成超导线材 , 导体和磁体测试装置 , 提供面向全国的大型超导磁体试验平台 , 为超导磁体技术在科研

12、、 国防、 和国民经济发展中的应用提供技术基础 ; 建立2 kW/4K大型深冷低温系统, 发展大型超临界氦和超流氦低温技术为国内大型超导磁体和超流氦冷却的高场磁体的发展提供技术支撑 , 使中国大型氦低温 技术继续发展并达到国际先进水平 ; 选择有限目标 , 研究超导装置与电力系统的匹配协调运行的关键科学问题 , 开 展超导技术用于电力工业的应用基础研究 , 建立大型超导储能实验装置 , 开展大 型超导储能实验研究 , 并探索大电流高温超导电流引线等实用技术。 在以上工作的基础上逐步发展成为一个国内公认的 , 有特色的大型超导应用技 术研究和实验基地。中国科学院等离子体物理研究所超导电工中心建立

13、起中国最大的超导磁体试验系统。该 EAST 建立起中国最大的超导磁体试验系统。大型超导磁体试验系统包括:大型超导磁体试验系统包括:资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 杜瓦、 低温、 真空、 源、 流引 、 数 据采集及控制等 多子系 。 重 16 吨、 容 48 立方米的 杜瓦是国内最大的 杜瓦杜瓦是一个有真空 的容器 , 真空 起 作用。 杜瓦在高温和低温都有广泛的用途。 低温下主要用作 低温液体 存容 器 , 也用来 制 冷装置 以免 境 到制冷 空 , 同 被冷 却 象装在杜瓦 的真空 境中可 防止其上因低温 而 水影响工作。低温杜瓦是在低 下 运液氮、 液氦、液氧、生物 本以及超 磁体的容器。救 内液氧液氧 罐直流 机 源系 由四台直流 机 成,国内最大 能量560MJ,最大 脉冲功率80MW 的