
既然超导时电阻为零,为什么通电后电流还有示数而不是无限大?
电阻的起源是源自于载流子在材料运动过程中受到的各种各样的阻尼。载流子可以是电子也可以是空穴。
我们生活中看到的有绝缘体材料、半导体材料、导体材料,它们的划分是按照常温电阻率从大到小来划分的。常见的绝大部分金属只能说是良导体,它们在室温下电阻率很小但不是零,一般都是在10-12mΩ.cm量级附近。
在自然界是否有电阻为零的材料?
这个确实有电阻为零的材料,也就是超导体。前提是要把超导材料降到某个特定温度以下,使材料进入超导态,此时材料的电阻才会突降至零。超导材料进入超导态,会出现零电阻态、完全抗磁性特征,这两个特征是一种材料是否为超导体必须同时具备的两个独立特征。实验上已经验证了超导体材料电阻率小于10^-23mΩ.cm就认为其电阻为零了。从上图可看出,水银4.2k(-268.95℃)以下为零电阻态,因此也是第一个被发现的超导体。由此可知,超导体的发展和发展,与低温有着密切的关系。
欧姆定律是不适用超导体材料电流计算的,只适用于纯电阻电路中。由导体材料公式可知,当导体材料电阻率越小,在长度和横截面积不变时,其电阻越小。当超导体材料电阻率小于10^-23mΩ.cm时视为电阻为零,无论超导体材料长度和横截面积如何变化,电阻都视为零。
超导在强电中的应用,如超导输电线进行远距离输电,那么线路就没有焦耳热产生,从而大大的降低传输过程中的损耗。同时还可以简化变压器、发电机等热绝缘,并且保证输电稳定性和提高输电的安全性。
为什么超导体中的电流不是无限大?
这个不要用欧姆定律看待问题,欧姆定律只是计算纯电阻电路中的一个基本公式。要想我们用的电来自哪里,是来自发电机,它的发电量是有限的,在超导体传输过程中的电流变的无限大,完全不符合能量守恒定律嘛。所以说发电机功率一定时,只要看升压变压器的电压升高是多少,就知道超导体线路中的电流大小。做个假设,升压变压器将电压升到无限大(知道是不可能的),就算用了超导体材料的输电线,其流过的电流也是无限小的。所以把超导体材料做成的电线,想成无限光滑的管道就是了,水在无限光滑的管道内流动就不会有损失。电在超导体材料中也是如此,电流在超导体材料流动,就由于没有电阻就不会有焦耳热产生,因此就没有损耗。

外电路电阻为零了电源不可能提供无限大的电流,电源本身的内阻也限制了电流的数量级,这两个因素限制了电流的无限增大。

咱们分三个层次来回答,在回答这个问题之前,咱们先来说明一下欧姆定律的适用范围。欧姆定律适用于纯电阻电路,包括闭合电路的全欧姆定律和部分电阻电路的欧姆定律。对于电感、电容等电路并不完全适用。
1,整个电路并不全是超导体,超导体只是整个电路的一部分,其电阻为0,电路中还有其它电阻R和电源内阻r,即电动势ε=(Ir+IR)>0,其中电流为I。那么I=ε/(r+R)>0,但小于+∞。
2,在某一温度下电阻为0的导体叫超导体。但超导体的电阻实际上不是绝对为0,在实验中,若导体的电阻测量值低于10的负25次方Ω可以认为电阻为0。超导体具有三个基本特性:完全导电性、完全抗磁性和通用量子化。
完全抗磁性
其中完全导电性适用于直流电,在交流电中产生交流损耗。所以尽管超导体的电阻R0很小,但毕竟不是0,因此I=U/R0>0,小于+∞,其中U为电压。
3,即使超导体电阻真为0,全电路没有任何电阻,是个纯超导体电路(尽管不可能),那么电路的电压也变为0,电路的电流I=U/R0就变成了0/0型,这是有极限值的,电流I不会无穷大,即I<+∞。
超导体应用分三类:强电应用(发电、输电和储能)、弱电应用(计算机和微波器件)和抗磁性应用(磁悬浮和热核聚变反应)。

初始电流小就小,初始电流大就大,然后保持稳定。由于超导不能做到电阻绝对为0,如果不补充电流,经一段时间,电流会消失。另外初始电流最大值有上限。超出上限就有电阻了。还有导体内电子的数量也是有限的。

因为单位时间内通过超导体的电荷是有限的,即电流。
导体就像水管,电子就像水,电子的定向移动形成电流。水管堵塞越严重水流就越小,导体也一样。超导体就好像一根新水管,虽然没有一点堵塞。但它的截面也是有限的,单位时间内能通过的电荷当然也是有限的了。
而且超导体也只是整个电路的一部分,并不是全电路都是超导体组成。这就好像蓄水池要排水,而排水管道时粗时细。决定排水快慢的是最细的那一截管道的排水能力。
综上所述,所以电流不会是无限大。

答:欧姆定律只适用于纯电阻电路,或者等效为纯电阻的电路中;并不适用于超导体内,超导体的电流描述,需要用更基本的物理定律。
欧姆定律
欧姆定律是德国科学家乔治·西蒙·欧姆,在1826年提出来的物理定律,表述为:同一电路中,通过某段导体的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,既I=U/R。
如果只看公式本身,当电阻为零时,似乎电路中的电流会变得无穷大,这显然是有问题的;原因在于,欧姆定律是根据实验总结出来的定律,本质上是经验公式,不是严格的物理定律。
严格的物理定律,就比如牛顿第二定律F=ma;经验公式,就比如海拔每提升100米,气温就下降大约0.6℃;前者是严格遵循的物理规律,后者只在一定范围和精度内近似成立。
欧姆定律属于经验公式,科学实验表明,对于电流承受能力足够的某段导体,在1000安培内,欧姆定律的误差小于1%,在10000安培时,欧姆定律的误差小于2%,但是并不适用于超导体、半导体和气体导电中。
超导体
对于超导体,我们需要使用更基本的物理定律,来描述通过超导体的电流,在物理学中电流定义为:单位时间内通过导体横截面的电荷量,既I=Q/t。
这是电流的定义式,适用于任何情况,当然也适用于超导体内;超导体还可以看成,电流在通过超导体时,不会产生压降。
在1954年3月16日~1956年9月5日,科学家做了著名的昂尼斯持久电流实验,利用电磁感应激发环形超导体的电流,然后在接下来的两年多时间里,超导体内的电流没有衰减,说明超导体的电阻绝对为零。
如果我们把电源电压直接加在超导体两端,由于超导体没有电阻,所以相当于电源正负极短路,电流由电源的内电阻决定;如果我们把超导体加在电路当中,那么可以通过串联电路性质,来得到通过超导体的电流。
我们研究的电路图中,其实所有导线都被近似看成超导体,因为我们默认导线是没有电阻的,通过导线的电流也不产生压降。
在实际当中,超导体还存在临界电流密度Jc,当超过临界电流后,超导体的超导特性将会消失,所以对于某段确定的超导体,电流并不会出现无限大。
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欧姆定律是在有电阻情况下成立的,超导条件下,欧姆定律并不成立

超导体电流是电源提供的,无穷大的电流,要有提供无穷大电流的电源,这个电源不存在。就是有这个电源,各种线路连接都有电阻存在,限制电流在一个数值。

I=U/R
(公式1.欧姆定律)
所以R无线接近于0的时候,I应该是无限接近于无穷的啊。
您,想当然了。
欧姆定律是欧姆根据实验得出的规律,是经验结论,不是物理定论。
很多朋友会问,结论和定论有什么区别?这不是文字游戏吗?
还真不是,定论、定理、公理都是可以作为推导公式、发现新理论的基石,从它们推导出的公式是正确的。但实验总结出的经验结论,往往是有条件的,是在很多情况下未必成立的。
回到问题本身,当电环流中,导体都是无限接近超导体的情况下的时候,这个公式就不适用了。
电流的定义是:单位时间内通过导体横截面的电荷量,也就是——
I=Q/t
(公式2.电流物理学定义)
那么超导体两头接的电压和电量是有限的,Q就是有限的,所以I不可能无限大。
题设里还有一些BUG:
1.电源
虽然电源接了超导体之后,电流会变的很大。
但其实电源里往往是有电阻的,那么电流的计算可能还是很大程度上符合I=U/R,只不过这里的电阻是电源中的。电流很大,就很可能让电源过热烧掉。
2.电流表
(图2.电流表示意)
朋友啊,就算退一万步讲,真的是电源强大、电阻忽略不计、还能持续供电,真实电流也是无穷大,可是:
目前的仪器,也会有测量范围的,是无法测量到“无穷”的结果的啊好吗?在仪表上还是会显示出来的。就好像——
(图3.《切尔诺贝利》剧组在拍摄期间仍然可以测得3.74伦琴的辐射强度)
《切尔诺贝利》里测辐射一样,多少伦琴都是能测出来的,并不会给你一个无穷的结果。

这个研究超导的都懂:电流会产生磁场,这个磁场又会阻碍电流的进一步增大,你想啊,磁场是有能量的,如果电流无穷大、那么磁场的能量必定也就无穷大,也就是说你用一个小电压,就可以产生无穷无尽的能源,那这不就是永动机了吗?所以说…

超导只是代表导体有了一种的导电能力,就是没有阻碍电流运动的东西存在传输回路里边,而电流的定义是在单位时间内流过某一导线截面的电荷数量,也就是单位时间内在这条线路里边通过了的电子数量,这个电荷数量是由电源供给的,电源能供给多少电荷,取决于电源的电动势,电动势是有限的,所以电荷也不可能是无穷多,电流I=电荷Q÷时间t,当然也不可能是无穷大,请关注:容济点火器
欧姆定律,只是一个从实验中归纳出来的一个公式,这个公式不代表在任何时候都可以死板套用,好比牛顿定律是相对论在宏观低速情况下的特殊关系一个道理,欧姆定律只适合常规的电压和电流关系,并不适合在超导这种特殊的环境里边。
可以设想电压是水压,比如高处有个水池,通过一个水泵往外排水,正常情况下,因为有阻力存在,水流没有那么快。假设管路里边的阻力突然变成零了,水流当然会变快,但是水泵的能力就那么强,不可能让水流速度变成无穷大的,超导也类似道理,只是相当于传输的导线没有阻碍电流运动的阻力而已,至于跑多快,和电压源这边的功率有很大关系。
只能说,因为是超导体,没有了电阻,电流在导体里边运动时候没有阻力,不会带来什么损耗和能量转换,所以里边的电子会一直在电路里边运动下去,至少已经可以观察到几年都在运动的情况,有点类似于永动机的道理了,但是并不代表电流会无穷大。
另外,电压源内部也会有电阻的,无法做到电压源里边也是超导,这也会直接限制了电流的大小。如果电流大到一定程度,虽然导体这边是不会发热的,但是电源内部会因为内阻存在而发热厉害,直接把电源本体烧掉了。
有人将超导圆环放到一个变化的磁场里边,这样在圆环里边有了感应的电流,去掉了磁场,因为没有电阻消耗能量,电流可以持续存在很长时间不会衰减,但是因为圆环也会有一定的电感量,如果电流变大,电感会阻碍这个电流的增大,所以会有一定的平衡值,并不会变成无穷大的电流。
退一步讲,假如电源的能力是无穷大,真实电流也是无穷大,目前的仪器,也会有测量范围的,无法测量到“无穷”的参数,在仪表上还是会显示出来的。

超导阻值为零,电流当然可以无穷大,但是要有一个前提。如果供电电源的内阻也是为零的话,也就是说供电电源做到无穷大。超导内的电流就可以是无穷大。用电的负载是决定用电电流大小的前提。超导有很多特性。比如,无论通过电流有多大,都不会产生热量。可以提供给负债最大的动力和反应力。

电流的本质是流过某一导体截面积的电子数量,因此不管导体有没有电阻,电流数是一定的。在超导中0的概念应该为无限小,因为现实中不可能存着电阻为0的情况

问这话太不懂气流水流电流常识了,不管什么流总有小的位值阻流!

没见着说到点上的
首先,欧姆定律依然适用,
其次,超导电阻完全可忽略,实验环境下超导环的电流在1年时间里都没衰退,
最后, I=U/R 中,U并不是常量,而是反过来看,通过电磁效应产生一个电流值后, U=IR ,R为0,不管 I 多大 U 始终为0

典型的物理电路没学好。电阻为0不表示电流就是∞,又不是直接短接在无内阻的电源上。
电路中,一根导线就表示电阻为0,经过的电流是不是有限值。因为这段电阻为0,不表示这个电路处处电阻为0。就是电源也有内阻的。

线路里的电流是用电器的电流,这个用电设备的规模越大,线路上的电流就会越大,超导线路的阻抗为零,就是在线路上的损耗为零,就是大线路上不产生电压降。

一句话说清楚:超导体两端电压总为零。
看到很多回答,说是欧姆定律不成立之类,这跟这儿有一毛钱的关系吗?
电阻怎么测?不就是知道电压,知道电流,一除就完事。
这里面的问题的关键,只要理解清楚超导体两端电压为零即可。电压为零,还有电流吗?是的,可以有。I=U/R,零除以零,数学上求极限是可以处理的,只要U与R是同级无穷小,就有非无穷大或无穷小的值。一点逻辑问题没有。

1,实验中的超导材料的电阻绝对不会是零,理论值只能无限接近,但永远到不了。
2,在电流回路中,任何一部分都有阻值,从而影响电流,包括电源和电流表。
3,电源的供电能力是有限的,并不存在无限供电能力的电源。

超导时电阻为零,但电源有内阻,所以整个电路回路还是有电阻,电流也肯定到不了无穷大。

超导体不遵守欧姆定律,不能用欧姆定律的观念去看待。超导体的电流是有上限的超过上限就会变回普通导体。所以它会自动约束在某个固定电流下。

有无限大的电流吗?

电源本身就有电阻,用电器有电阻。教科书上都假定导线电阻为零,在电路中通过导线的电流都是一定,不是无穷大。此种情况,实际是虽然电流流过导线,但是导线两端的电压为零

导线假如有电阻 就要 分一部分电压 还会发热
导线没电阻 就不分压 只有用电器和电源内阻上才有电压

因为电源本身有内阻

欧姆定律本来就是经验公式,不是定义公式,在电压电流特别大的时候都有误差更不要说超导体了。超导体电流我们要用电流的定义式既单位时间内通过单位横截面的电子量。

电流大小是根据负载功率的,无电阻只是没有损耗而不是电流无限大。

零电阻并不是无限小啊。

因为是电源做不到理想状态的恒流源和恒压源,

达到超导那部分电路的电阻可以看做是零,不是超导的其他部分,电源和导线等等都有电阻

打个比方。水管内水流虽然没有阻力,但是只有这么粗。单位时间内也只能这么多水流通过。

超导的电是初给电压电流在线圈闭路上永远保持的作用,在闭路线圈的磁场是铁的抗斥有着相对关系的,对其它磁场同样抗斥作用的磁悬浮列车就是利用这一道理。

这题问的很奇怪,欧姆定律是I=U/R。U和R都等于0的时候,I本来就不是无穷大....不知道题主是依据什么觉得I应该无穷大的。
举个例子,你在一个固定电路中串联进一段电阻为0的导体,这段电阻为0的导体难道还会改变你原来的整个电路特性吗?也就是说:电阻大小指的就是阻碍电流通过的能力大小。电阻越大,电流通过时衰减越大;电阻越小电流通过时衰减越小;电阻为0,电流通过时就不是衰减,也就是保持原有电流大小!

在超导体中电流不可测量

你头脑中只要欧姆定律,所以有这么个问题。在超导体中欧姆定律不成立。

电路是闭环的,超导只是电路的一部分是超导,并不是整个回路都是超导,比如电池,开关等等。

电子运动速度有上线,发电设备产生的电能有上线,用电器消耗的电能也有上线
电子虽然速度不固定但也有上线的,最起码不可能超过光速。
另外发电器每秒产生的电能也是有上线的,不可能是无限大的。
再有就是用电器,用电器消耗的电能也是有限的。
所以无论如何也不会产生电流无限大的情况

所有的电源都有内阻啊兄弟

电力公司员工?再回去学学高中物理吧!

电流作用在负载!电压一定!负载决定了电流的大小!和超导关系不大!超导只是降低了功率损失!换一个情况,就是短路!超导就是负载!那么根据欧姆定律,理论上,电流无穷!实际情况是,电源有容量限制!有内阻!超导短路,就是功率无穷大!电源有容量,功率无穷!那么,通电后,电源爆了!超导不会烧坏!