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绝缘体:电子不容易移动的物质。
半导体:介于导体和绝缘体之间的物质。
固体的金属是球状的金属离子整齐堆积的晶体。
球与球之间填充着被称为自由电子[1]的电子。
施加电压时,自由电子会从金属离子的旁边穿过,此时金属离子运动会妨碍传导。
图8-2 导电性
金属离子的运动叫作热振动,因此温度越高,金属离子的热振动会越激烈,电子的移动会变得越困难。
[2]
◎超导性
到了一定温度(临界点)后,导电性会无限增大,电阻会变为零,这种状态叫作超导状态。
由于在超导状态下没有电阻[3],因此导线线圈不会发热,可以持续传导高电流,这种可以做成超强力的磁体被称为超导磁体。
超导磁体在大脑断层成像的MRI[4]以及利用磁体的斥力使列车悬浮行驶的磁悬浮列车中是必不可少的。
超导磁体的问题点在于临界点。
目前临界点在绝对温度左右,也就是?270℃左右的极低温。
达成如此低的温度需要用到**氦,氦在空气中的含量非常少,将氦提取出来需要消耗极大的电量。
因此,现实情况是目前日本国内的超导磁体全部是从美国进口的。
[1]自由电子指的是物质中不受原子结合的束缚,而自由移动的电子。
金属晶体等物质中含有丰富的自由电子,因此是具有良好导电性的导体。
而橡胶等物质中不含有自由电子,因此是不导电的绝缘体。
[2]一般情况下,金属的导电性随温度的下降而上升;相反,金属的电阻随温度的降低而降低。
[3]电阻会妨碍电流的流动,使部分电能转化为热能。
因此,由于流动的电能会转化成热能消失,会给电能带来较大的能量损耗。
[4]MRI是Magiaging的缩写,是影像诊断方法的一种,利用的是人体中的氢原子会与磁场反应的原理,叫作磁共振成像。
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