Magnetic Flux Structures in Superconductors pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Berlin Heidelberg

作者:R. P. Huebener

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2010-02-19

价格:USD 90.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783642087530

丛书系列:

图书标签:

Superconductivity
Magnetic Flux
Vortex
Type-II Superconductor
Ginzburg-Landau Theory
Condensed Matter Physics
Materials Science
Applied Physics
Magnetism
Topological Defects

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具体描述

磁性材料的奇妙世界：超导体中的磁通量结构本书将带领读者踏上一段深入探索超导体内部奥秘的旅程，聚焦于一种令人着迷的物理现象——磁通量结构。我们将从宏观的磁性基本概念出发，逐步深入到微观世界，揭示超导体如何在极端条件下展现出其独特的抗磁性以及磁场穿透时所形成的复杂而精妙的结构。第一部分：磁性世界的基石在深入超导体之前，我们首先会回顾磁性的基本理论。从早期对磁石的观察，到法拉第的电磁感应定律，再到麦克斯韦方程组统一电磁场，我们将构建起理解磁现象的坚实基础。我们将探讨各种磁性材料，如铁磁性、顺磁性、抗磁性材料的特性，以及它们的微观磁矩起源。这部分内容旨在为读者建立一个清晰的磁学概念框架，为理解超导体中的磁通量行为打下理论基石。第二部分：超导性的奇迹紧接着，我们将正式引入超导性这一令人惊叹的物理现象。我们将回顾超导性的发现历史，从昂内斯首次在低温下观测到汞的电阻消失，到BCS理论的提出，解释了超导电性的微观机制。读者将了解到超导体的两大基本特性：零电阻和迈斯纳效应。迈斯纳效应，即超导体将其内部的磁场完全排出，是我们接下来讨论磁通量结构的关键。我们将详细解释为什么超导体能够实现如此彻底的抗磁性。第三部分：磁通量穿透的奥秘当超导体暴露于比临界磁场更强的磁场时，迈斯纳效应会被打破，磁场会以一种独特的方式穿透超导体。这一过程并非均匀的渗透，而是形成离散的、如同丝线般的磁通量涡旋。本书将深入剖析磁通量的本质，以及它们如何在超导体内部排列、移动和相互作用。第一类超导体与第二类超导体：我们将区分不同类型的超导体，并重点关注第二类超导体，因为正是它们展现出丰富多彩的磁通量结构。我们将解释第二类超导体为何会允许磁通量穿透，以及它们与第一类超导体的根本区别。磁通量涡旋的形成与动力学：读者将了解到，在第二类超导体中，磁通量并非以连续的方式穿透，而是以量子化的磁通量涡旋（flux vortices）的形式存在。每一个涡旋都携带着一个磁通量子（flux quantum），其大小是基本常数。我们将详细讨论这些涡旋是如何形成的，以及它们在电场作用下如何移动，从而导致“耗散”现象，即使在宏观上表现出电阻。磁通量晶格：当磁通量涡旋密度增加时，它们会倾向于排列成规则的几何结构，形成所谓的“磁通量晶格”（flux lattice）。我们将探讨这种晶格的形成机制，以及它可能呈现的多种形态，例如方形晶格、三角形晶格等。不同类型的超导体以及不同的外场条件会影响磁通量晶格的结构和稳定性。涡旋-晶格相互作用与钉扎效应：磁通量涡旋在移动过程中会受到超导体内部缺陷和不均匀性的阻碍，这种现象称为“钉扎效应”（pinning）。我们将深入探讨各种钉扎中心的类型，以及它们如何影响磁通量涡旋的运动，进而影响宏观超导电流的承载能力。理解钉扎效应对于设计高性能超导器件至关重要。相变与临界点：磁通量结构在超导体中并非一成不变，它们会随着温度、磁场和电流的变化而发生相变。我们将分析磁通量结构在不同相变点上的行为，例如从迈斯纳态到混合态（mixed state）以及最终到正常态的转变。第四部分：磁通量结构的应用与展望对超导体中磁通量结构的深入理解，不仅具有重要的科学价值，更催生了众多前沿技术。超导磁体与强磁场产生：利用超导体的零电阻特性，可以构建强大的超导磁体，广泛应用于核磁共振成像（MRI）、粒子加速器、磁悬浮列车等领域。对磁通量结构的控制直接关系到这些磁体的性能极限。超导电子学器件：磁通量结构对超导电子学器件的设计和性能有着至关重要的影响。例如，在超导量子计算和传感器等领域，精确控制和操纵磁通量涡旋是实现高性能的关键。新型超导材料的探索：对现有超导体中磁通量结构的深入研究，为探索和设计具有更高临界温度、更高临界磁场和更强临界电流的新型超导材料提供了宝贵的理论指导和实验依据。本书将以清晰的逻辑、严谨的论述以及丰富的插图，带领读者领略超导体中磁通量结构这一迷人的微观世界。无论您是物理学专业的学生、研究人员，还是对前沿科技充满好奇的爱好者，本书都将为您提供一次深入而富有启发性的阅读体验。