網(wǎng)友解答: 【人們談及超導(dǎo)就說他沒有電阻，這是真的嗎？是否意味著用納米級(jí)線材就可以傳輸無窮大的電能】不管是用普通導(dǎo)體還是超導(dǎo)體，都可以在無限長的時(shí)間內(nèi)傳輸無窮大的電能，題主的問題與導(dǎo)體是

【人們談及超導(dǎo)就說他沒有電阻，這是真的嗎？是否意味著用納米級(jí)線材就可以傳輸無窮大的電能】

不管是用普通導(dǎo)體還是超導(dǎo)體，都可以在無限長的時(shí)間內(nèi)傳輸無窮大的電能，題主的問題與導(dǎo)體是否是超導(dǎo)體毫無關(guān)系。如果要在有限的時(shí)間內(nèi)傳輸無窮大的電能，那直接違背基礎(chǔ)物理學(xué)定律，因?yàn)檫@意味著需要無限多的電子。

電阻是一個(gè)物體對(duì)于電流通過的阻礙能力，按照歐姆定律，電阻與電阻率、長度成正比，與截面面積成反比。題主專門提到納米級(jí)線材，顯然是受到歐姆定律的影響，普通導(dǎo)體的電阻，截面面積越小產(chǎn)生的電阻越大。同時(shí)按照歐姆定律，如果某材料的電阻為零，那就意味著在該材料中的電流為無限大！注意，是電流為無限大，不代表電能是無限大，或許提問者混淆了電流和電能。

圖示：歐姆定律。R：電阻；V：電壓差；I：電流。注意，歐姆定律是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律，它不能用于所有情況，遵守歐姆定律的被稱為“歐姆元件”或“歐姆電路”或“歐姆式導(dǎo)體”。但在現(xiàn)實(shí)世界中電動(dòng)機(jī)、變壓器以及超導(dǎo)體都不遵守歐姆定律。

所以，我們在實(shí)驗(yàn)室中能得到超導(dǎo)體，即在某個(gè)特定的條件下（低溫以及其它條件如低磁場強(qiáng)度），材料的電阻為零（先不考慮是否完全等于零，還是有很小一點(diǎn)點(diǎn)電阻。），同時(shí)材料中的電流不是無限大。這就是為什么說超導(dǎo)體不是歐姆式導(dǎo)體的原因，按照歐姆定律，超導(dǎo)體中的電流無論電壓多低，都應(yīng)該是無窮大，否則電阻在數(shù)學(xué)上就不可能等于零。但我們不能使用歐姆定律否定超導(dǎo)體的存在，也不能用超導(dǎo)體的存在否定歐姆定律。

而事實(shí)上，人們也很快發(fā)現(xiàn)，如果增加超導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度，那么在其他條件不變的情況下，超導(dǎo)體將轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀▽?dǎo)體，失去超導(dǎo)性質(zhì)，這被稱為超導(dǎo)體的臨界電流，這證明我們生活在現(xiàn)實(shí)世界而不是魔幻世界，因?yàn)闊o限就是一個(gè)魔幻般的東西，只能生存在數(shù)學(xué)世界中，不應(yīng)該出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界里，超導(dǎo)體不能承載無限的電流，是個(gè)好事。但當(dāng)然，我們希望超導(dǎo)材料擁有較高的臨界電流，否則這種現(xiàn)象就沒有現(xiàn)實(shí)實(shí)用價(jià)值了。同時(shí)，超導(dǎo)性只對(duì)直流電有效，而對(duì)交流電無效，當(dāng)然電阻依然很小但不是零。所以，通常說的超導(dǎo)體的電阻為零，指的是直流電情況下電阻為零。

所以，如果題主關(guān)心的是超導(dǎo)體和歐姆定律之間的相愛相殺，那么可以明確的說兩點(diǎn)，第一，超導(dǎo)體是存在的（這有著眾多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)），第二，但同時(shí)它不能承載無限的電流。

另外，必須提及的是，超導(dǎo)體的怪異之處，不僅表現(xiàn)為電阻為零，還表現(xiàn)為超導(dǎo)體具有近乎完全的抗磁性。

圖示：當(dāng)材料在特定條件下（低溫等）轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體后，它就擁有了完全抗磁性，磁場幾乎不能進(jìn)入該材料內(nèi)。而不同類型的超導(dǎo)材料，對(duì)于磁場的通透性還有不同之處，比如二型超導(dǎo)材料在一定的磁場強(qiáng)度中允許磁場部分通過材料，因此可以實(shí)現(xiàn)一些很有趣的懸浮現(xiàn)象，未來也許存在某種現(xiàn)實(shí)用處。

對(duì)，超導(dǎo)體的電阻率為零，而且，是絕對(duì)的零。

超導(dǎo)在1911年由荷蘭物理學(xué)家卡末林.昂尼斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)超導(dǎo)體是金屬汞，臨界溫度為4.2 K，即在4.2 K以下電阻突然降為零。

超導(dǎo)體電阻為零，起初昂尼斯團(tuán)隊(duì)是認(rèn)為電阻超出了儀器測量精度（0.00001 Ω），他們已經(jīng)“測不到了”，所以認(rèn)為是零。后來，昂尼斯的工程師Gerrit Flim為了證實(shí)超導(dǎo)體電阻到底有多小，花了20年左右的實(shí)驗(yàn)不斷重復(fù)實(shí)驗(yàn)并提高精度，最終也未能測量到超導(dǎo)體電阻率的極限值，也就是說，它還是零。Flim設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理很簡單：他設(shè)計(jì)了兩個(gè)并列線圈，被金屬圓筒包圍以屏蔽地磁場，其中一個(gè)線圈是超導(dǎo)體，引入電流后斷開出路，電流就會(huì)在超導(dǎo)環(huán)里持續(xù)穩(wěn)定地存在，相當(dāng)于一個(gè)磁體。第二個(gè)線圈是一個(gè)普通銅線圈，需要外接電流，也相當(dāng)于一個(gè)磁體。兩個(gè)線圈中間設(shè)一個(gè)磁針，調(diào)整銅線圈中的電流大小和超導(dǎo)線圈初始值一樣，那么磁針就不受外力而指向東西方向（避免和地磁場的南北方向混淆）。一旦超導(dǎo)線圈出現(xiàn)電阻，其中的電流就會(huì)發(fā)生衰減，磁針的指向也就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或者需要調(diào)整銅線圈電流讓磁針不偏轉(zhuǎn)。顯然，超導(dǎo)線圈中電流越大，這個(gè)實(shí)驗(yàn)效果就越明顯。但是Flim最終加到了200 A的大電流，也沒有發(fā)現(xiàn)磁針的任何偏轉(zhuǎn)。

后來，隨著儀器測量精度的提高，人們證明超導(dǎo)體電阻率低于10^-18 Ω.m。而室溫下導(dǎo)電性極好的金屬如金、銀、銅、鐵、鋁、鉑等的電阻率一般為10^-8 Ω.m。可見超導(dǎo)體導(dǎo)能力要強(qiáng)10個(gè)數(shù)量級(jí)，名副其實(shí)的“超級(jí)導(dǎo)電”。假設(shè)利用電磁感應(yīng)方法，在超導(dǎo)環(huán)內(nèi)感應(yīng)出1 A的電流，可以通過測量該環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場來判斷電流是否衰減。粗略估計(jì)，如果周圍低溫環(huán)境能夠永遠(yuǎn)保持，超導(dǎo)狀態(tài)永不改變的話，那么至少需要1000億年才能徹底衰減掉這個(gè)電流。相比之下，我們宇宙的年齡，也不過137億年。因此，在人類有生之年，完全可以認(rèn)為超導(dǎo)體電阻就是絕對(duì)的零！

但是，超導(dǎo)體承載的電流并不是無限大的！原因是超導(dǎo)體還存在臨界電流密度。一旦超過這個(gè)電流密度，超導(dǎo)狀態(tài)將不可恢復(fù)，電阻就會(huì)出現(xiàn)。事實(shí)上，超導(dǎo)體存在至少三個(gè)關(guān)鍵臨界參數(shù)：臨界溫度、臨界磁場、臨界電流密度。三者還會(huì)互相影響，必須在三者都足夠小的情況下，構(gòu)成的超導(dǎo)臨界曲面范圍內(nèi)，超導(dǎo)才可以穩(wěn)定地存在。

如果采用超導(dǎo)納米線來承載超導(dǎo)電流，那么電流密度是極大的，也極其容易破壞超導(dǎo)狀態(tài)?，F(xiàn)在量子通訊中采用的超導(dǎo)鈮單光子探測器就是利用了這個(gè)原理，將金屬鈮的薄膜刻蝕成極窄的納米線陣列，一旦有光子進(jìn)入將導(dǎo)致局域升溫。溫度上升幅度雖然很小，但足以導(dǎo)致臨界電流密度迅速減小，原先承載的超導(dǎo)電流將達(dá)到破壞超導(dǎo)的程度，也就得到了電阻值，從而出現(xiàn)電壓信號(hào)。