LỜI MỞ ĐẦUMột đặc tính kỳ diệu của một số vật liệu là dưới một nhiệt độ nhất định tùy theo từng chất điện trở suất của vật liệu bằng không, độ dẫn điện trở nên vô cùng.. Theo đó, khác vớ
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VẬT LIỆU SIÊU DẪN
Lịch sử hình thành
Có thể nói việc hoá lỏng helium là tiền đề cho sự phát minh ra siêu dẫn Năm 1908 Kamerlingh Onnes (Hà Lan) đã hoá lỏng được Nitơ đầu tiên trên thế giới, năm 1911 chính ông khi nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số kim loại khi nhiệt độ hạ thấp đến mức nhất định thì các điện tử trong dây dẫn có thể chuyển động mà không gặp bất cứ lục cản nào Ông gọi khả năng này của vật liệu là siêu dẫn Chất siêu dẫn đầu tiên mà Kamerlingh Onnes tìm thấy là thủy ngân siêu dẫn ở 4,14oK (-269,15oC) Kamerlingh Onnes là người đầu tiên tìm ra siêu dẫn.
Tuy nhiên, phải mãi đến những năm 1986, vật liệu siêu dẫn mới khẳng định vị trí của nó trong công nghiệp khi hai nhà khoa học người Đức là J.G Bednorz và K.A. Mueller tìm ra sự tồn tại của các chất “siêu dẫn nóng” ở nhiệt độ trên 30oK sau đó các nhà nghiên cứu đã lần lượt tìm ra các loại siêu dẫn khác như hợp kim của oxit đồng và barium( 77 oK), hợp kim của oxit nhôm (125oK)… các loại vật liệu này đều có thể được sản xuất dễ dàng trong môi trường nitơ lỏng áp suất cao.
Quá trình phát triển
Từ khi phát hiện ra chất siêu dẫn đầu tiên là Hg với nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn ( Tc) ở gần 4,2K Cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra hàng ngàn chất siêu dẫn với nhiệt độ Tc và từ trường tới hạn Hc khác nhau
Những năm sau đó một vấn đề liên quan đến siêu dẫn được khám phá.
- Năm 1914 hiện tượng dòng điện phá vỡ trạng thái siêu dẫn đã được phát hiện và cùng năm đó Kamerlingh Onnes chế tạo được nam châm siêu dẫn.
- Năm 1930 hợp kim siêu dẫn được tìm ra
- Năm 1933 Meissner và Ochsenfeld đã công bố chất siêu dẫn khi làm lạnh dưới nhiệt độ chuyển pha trong từ trường thì đường cảm ứng từ bị đẩy ra ngoài Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng Meissner
- Năm 1957, John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer đưa ra lý thuyết vi mô giải thích hiện tượng siêu dẫn của các chất lí thuyết (lý thuyết BCS) Theo lý thuyết BCS, các điện tử ở trạng thái siêu dẫn kết cặp (Cặp Cooper), chuyển động với sự kết hợp Khi chuyển động, các cặp Cooper không bị tán xạ, do đó không có sự mất mát năng lượng
- Năm 1973, phát hiện ra Nb Ge có Te= 23,3 K dùng hydro lỏng rẻ hơn3 o
- Năm 1974, vật liệu gốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb1-xBixO3
(x=0,5) Có Tc cực đại cỡ 13 K o
- Năm 1986, nhóm TOKYO đã xác định được (La0,85Ba )2CuO0,15 4-8 có cấu trúc perouskite loại K2NiF4 và Tc cỡ 30 Ko
- Năm 1988, phát hiện ra VLSD dựa trên Thali Tl2Ca Ba Cu2 2 3O10 với Tc7 K Sauo đó không lâu tìm thấy một oxit hỗn hợp đồng, bari, canxi và thủy ngân có tính siêu dẫn với Tc= 150 K o
- Năm 1991, một số nhà khoa học đã tìm ra siêu dẫn có trong hợp chất hữu cơ KxC60
- Đến năm 2007, đã có chất siêu dẫn trên nền Fe được phát hiện
HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN VÀ CÁC VẬT LIỆU SIÊU DẪN
Hiện tượng siêu dẫn
Siêu dẫn là hiện tượng khi hạ nhiệt độ vật dẫn tới 1 giới hạn nhiệt độ thấp Tc nào đó thì trong vật liệu có sự thay đổi đột ngột điện trở của vật liệu giảm về 0Ω Vật liệu có thể xảy ra hiện tượng siêu dẫn gọi là vật liệu siêu dẫn
Ngoài hiện tượng R= 0 trong vật liệu siêu dẫn còn hiện tượng nghịch từ là hiện tượng khi đạt trạng thái siêu dẫn thì vật liệu có từ trường đẩy tất cả từ trường ngoài dạt ra ngoài vùng từ của vật liệu siêu dẫn
Một vật liệu được coi là siêu dẫn khi đồng thời phải thỏa mãn hai tính chất sau:
+ Điện trở suất = 0 ở nhiệt độ , Tc gọi là nhiệt độ tới hạn hay nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn
+ Cảm ứng từ bên trong chất siêu dẫn bằng không (B= 0) đối với chất siêu dẫn sạch b.Điện trở không
Bản thân vật dẫn phải có điện trở và điện trở của tất cả các kim loại và hợp kim giảm xuống khi bị làm lạnh Với những kim loại hoàn toàn sạch khi nhiệt độ giảm về đủ nhỏ thì điện trở bằng 0 hay biến mất Còn những kim loại có chứa tạp chất thì điện trở dư được duy trì ở nhiệt độ rất thấp.
Giả thiết rằng tự cảm của xuyến là L, khi đó nếu ở thời điểm t = 0, ta bắt đầu cho dòng I(0) chạy vòng quanh xuyến, ở thời gian muộn hơn t ≠ 0, cường độ chạy qua xuyến theo công thức:
T(t) = I(0) Ở đây R là điện trở của xuyến Chúng ta có thể đo từ trường tạo ra dòng điện bao quanh xuyến Phép đo từ trường không lấy năng lượng từ mạch điện mà vẫn cho ta khả năng quan sát dòng điện chuyển dịch không thay đổi theo thời gian và có thể xác định
9 Ở những nhiệt độ gần bằng , nhiệt dung tăng lên rất nhanh theo nhiệt độ bởi vì trở thành nhỏ hơn Ở trên nhiệt độ, các điện tử trở thành giống như trong kim loại thường, khi đó không có sự đóng góp của điện tử vào nhiệt dung như sự tách cặp, cho nên tại nhiệt độ tới hạn nhiệt dung đột ngột giảm xuống theo sự tăng của nhiệt độ Khe năng lượng giảm đều tới 0 theo nhiệt độ khi nhiệt độ tiến gần đến Tc Trong vùng lân cận Tc, tổng năng lượng của các điện tử ở phía dưới chính xác bằng tổng năng lượng của các điện tử ở phía trên
Do đó, ở đây không có nhiệt Latent đi kèm khi chuyển pha và cho kết quả là entropy không thay đổi Kết hợp sự gián đoạn của nhiệt dung và không có nhiệt Latent là đặc trưng của chuyển pha loại II.
Nhiệt độ tới hạn chính là nhiệt độ tại đó nội năng của các điện tử bắt đầu thay đổi do có sự xuất hiện khe năng lượng Đây là điểm ngược với chuyển pha loại I. c Từ trường tới hạn nhiệt động lực học
Một vật đang ở trạng thái siêu dẫn, nếu ta tăng dẩn từ trường đến một giá trị HC xác định có thể làm mất trạng thái siêu dẫn, chuyển sang trạng thái thường Giá trị HC này được gọi là từ trường tới hạn nhiệt động ( hay từ trường tới hạn).
Từ trường tới hạn HC là hàm của nhiệt độ T, được mô tả gần đúng như sau:
Với Ho là từ trường tại T=0 và tại T=TC thì Ho(TC)=0
25 Đường cong HC trong hình gọi là đường cong ngưỡng Đây chính là đường ranh giới giữa trạng thái siêu dẫn và trạng thái thường. d Điều kiện về sự tồn tại tính siêu dẫn
- Nhiệt độ cực thấp để quá trình này xảy ra, còn gọi là nhiệt độ tới hạn
- Giá trị mật độ dòng điện, từ trường phải thấp hơn giá trị tới hạn.
Các điều kiện này không phụ thuộc nhau và tất cả các kim loại không biểu hiện tính siêu dẫn khi làm lạnh xuống nhiệt độ đủ thấp Vì các kim loại thể hiện tính siêu dẫn chỉ khi tương tác giữa các điện tử và mạng tinh thể (phonon) tương ứng và các tương tác Coulomb là hút nhau. Đây là lý do vì sao các vật dẫn tốt ở trạng thái thường như bạc, đồng, có các tương tác điện tử phonon yếu, không biểu hiện tính siêu dẫn dù có hạ nhiệt dộ xuống thấp nhất thì chúng cũng không trở thành siêu dẫn.
4 Tiếp xúc Josephson a Lý thuyết
Vấn đề khảo sát dòng điện chạy qua khi có hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau lần đầu tiên được Josephson đưa ra như sau: Có hai chất siêu dẫn được ghép vào nhau và ở giữa
26 là một tấm cách nhiệt ( điện môi) rất mỏng Kiểu tiếp xúc này được gọi là tiếp xúc Josephson.
Nếu chất điện môi dày thì các điện tử không thể nhảy qua được, nhưng nếu lớp điện môi mỏng thì các điện tử có thể nhảy qua được với các biên độ lượng tử khác nhau.
Hình 7.1: Hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau thông qua lớp điện môi rất mỏng Vấn đề khảo sát dòng điện chạy qua khi có hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau lần đầu tiên được Josephson đưa ra như sau: Có hai chất siêu dẫn được ghép vào nhau và ở giữa là một tấm cách nhiệt (điện môi) rất mỏng như hình 7.1 Người ta gọi kiểu tiếp xúc này là tiếp xúc Josephson.
Nếu chất điện môi dày thì các điện tử không chui qua nó được, nhưng nếu chất điện môi mỏng thì các điện tử có thể nhảy qua nó với các biện độ lượng tử khác nhau.
MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SIÊU DẪN
CÁC LÝ THUYẾT VI MÔ VỀ SIÊU DẪN
Tiếp xúc Josephson
Vấn đề khảo sát dòng điện chạy qua khi có hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau lần đầu tiên được Josephson đưa ra như sau: Có hai chất siêu dẫn được ghép vào nhau và ở giữa
26 là một tấm cách nhiệt ( điện môi) rất mỏng Kiểu tiếp xúc này được gọi là tiếp xúc Josephson.
Nếu chất điện môi dày thì các điện tử không thể nhảy qua được, nhưng nếu lớp điện môi mỏng thì các điện tử có thể nhảy qua được với các biên độ lượng tử khác nhau.
Hình 7.1: Hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau thông qua lớp điện môi rất mỏng Vấn đề khảo sát dòng điện chạy qua khi có hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau lần đầu tiên được Josephson đưa ra như sau: Có hai chất siêu dẫn được ghép vào nhau và ở giữa là một tấm cách nhiệt (điện môi) rất mỏng như hình 7.1 Người ta gọi kiểu tiếp xúc này là tiếp xúc Josephson.
Nếu chất điện môi dày thì các điện tử không chui qua nó được, nhưng nếu chất điện môi mỏng thì các điện tử có thể nhảy qua nó với các biện độ lượng tử khác nhau.
Như vậy, trong cơ học lượng tử, các điện tử có thể chui qua hàng rào thế Josephson đã chỉ ra rằng cần phải tính cho một số hiện tượng đặc biệt phù hợp tốt với kiểu tiếp xúc này. Hãy khảo sát trường hợp tiếp xúc sau đây.
Giả sử, biên độ dao động của các điện tử ở chất SD1 (bên trái) là và của điện tử ở chất SD2 (bên phải) là Trong trạng thái siêu dẫn thì hàm sóng va sẽ tiến đến là hàm sống chung của tất cả các điện tử ở bên trái (cạnh 1), còn sẽ tiến đến là hàm sống chung của tất cả các điện tử ở bên phải (cạnh 2) Để xem xét trường hợp hai chất siêu dẫn là khác nhau, đầu tiên ta hãy xét trường hợp đơn giản là: ở cả hai bên chất siêu dẫn là như nhau, khi đó bài toán đơn giản là sự tiếp xúc đối xứng Tại một thời điểm, nếu không tính đến từ trường thì hai biên độ giao động sẽ phụ thuộc lẫn nhau theo phương thức sau đây: k là một hằng số đặc trưng cho tiếp xúc, thường gọi là biên độ dao động qua lại của các hệ hai trạng thái Nếu k = 0 thi cả hai phương trình trên biểu diễn trạng thái năng lượng thấp nhất (W) của cả hai chất siêu dẫn tiếp xúc nhau Nhưng giữa hai (bên) chất tiếp xúc lại tạo ra sự sát nhập biên độ k, do đó các điện tử từ cạnh này có thể chạy sang cạnh kia Nếu cả hai cạnh đều giống nhau thì, phải bằng , và có thể trừ đi cho nhau. Cho dòng điện chạy qua hai chất siêu dẫn sao cho trên phần tiếp xúc sinh ra một hiệu , điện thế U, Khi đó: Để cho tiện ta giả định rằng hiệu năng lượng giữa W và w, khi đó bằng 0 Khi đó các phương trình trên sẽ có dạng sau:
Hai phương trình này gọi là hệ phương trình trạng thái sát nhập Hệ phương trình này có cách giải riêng theo hàm sóng sau đây:
28 và , là các pha, và là mật độ điện tử ở hai phía của tiếp xúc (điện môi) Trong thực tế gần như bằng và có độ lớn chung bằng, đó là mật độ diện tử của chất siêu dẫn. Lấy và từ phương trình (7.4) thay vào phương trình (7.3) và cho phần ảo bằng phần áo, phần thực bằng phần thực, ta sẽ nhận được bốn phương trình Để cho gọn ta kí hiệu - (hiệu hai pha) thì:
Theo phương trình (7.5) thì Giá trị và hoàn toàn có thể tính được nếu chất lỏng điện tử và các ion dương trong quá trình phá vỡ trạng thái cân bằng sẽ không sinh ra các lực điện từ Như vậy là mật độ điện từ bắt đầu thay đổi và do đó các phương trình phải mô tả dòng chuyển dịch tại thời điểm bắt đầu Dòng dịch chuyển này chính là hoặc , chạy từ cạnh 1 về phía cạnh 2 Vậy dòng dịch chuyển thông qua lớp tiếp xúc điện môi sẽ là:
Như vậy dòng bắt đầu xuất hiện không bị tích ở cả hai cạnh mà tiếp tục chạy sao cho luôn duy trì một hiệu điện thế không đổi giữa hai miền tiếp xúc.
Nếu cho nguồn dòng chạy qua thì và trong thực tế là không đổi, nhưng dòng chạy qua lớp tiếp xúc được mô tả bằng phương trình (7.7) Vậy và thực tế là một hằng số và bằng Hãy cho giá trị:
Giống như hằng số k, cũng là đại lượng đặc trưng cho lớp tiếp xúc.
Xuất phát từ phương trình (7.6) liên quan đến và có quan hệ với phương trình (7.8) và do ký hiệu hai pha là :
Do là hàm của t nên phương trình này có thể viết dưới dạng: Ở đây là giá trị của là giá trị của tại thời điểm t=0, q là điện tích của cặp điện tử có giá trị là q
Các phương trình (7.7) và (7.10) là rất quan trọng bởi vì nó cho chúng ta lý thuyết cơ sở của tiếp xúc Josephson. b Các hệ quả
Trước tiên, xét trường hợp khi tiếp xúc Josephson mắc với một hiệu điện thế một chiều Khi đó, theo phương trình(7.10) ta có:
Vì là số nhỏ hơn rất nhiều so với hiệu điện thế và thời gian cho nên hàm sin giao động rất nhanh, như vậy dòng sinh ra sẽ bằng không (trong thực tế có dòng rất bé vì sự dẫn điện các điện tử tự do thông thường) Mặt khác, nếu trên lớp tiếp xúc không có hiệu điện thế thì khi đó có dòng điện và dòng điện này có thể lấy bất kỳ giá trị nào giữa, và (giá trị này phụ thuộc vào) Nhưng khi mắc hiệu điện thế vào, dòng này sẽ biến mất (bằng
0) Biểu hiện đặc biệt này đã quan sát được bằng thực nghiệm.
Như vậy, cũng có thể nhận được dòng điện bằng cách mắc vào hiệu điện thế một chiều một hiệu điện thế xoay chiều có tần số lớn Chẳng hạn lấy giá trị: Ở đây Khi đó từ phương trình (7.10) nhận được là:
Với trường hợp là nhỏ thì:
Sử dụng phép gần đúng này cho vào phương trình (7.8) nhận được là:
Số hạng đầu lấy trung bình luôn luôn bằng không, còn số hạng thứ hai khác nếu không:
Như vậy sẽ có một dòng điện, nếu khi đó dòng xoay chiều có tần số Năm 1963, Shapiro đã công bố rằng: đã quan sát được hiện tượng cộng hưởng này.
Liên quan đến vấn đề này là công thức mô tả dòng điện thông thường có dạng sau đây: Ở đây, cần tích phân thông qua lớp tiếp xúc bởi vì cần phải biến đổi biên độ nhảy của các điện tử khi xuất hiện vectơ thế ở trên lớp tiếp xúc Muốn tìm được biểu thức chính xác cần phải xác định pha của dòng điện.
5 Hiện tượng giao thoa lượng tử siêu dẫn
Hiện tượng giao thao lượng tử siêu dẫn
5 Màn chắn duy trì nhiệt độ bên ngoài
6 Nhiều lớp cách nhiệt trong môi trường chân không
7 Màn chắn duy trì nhiệt độ bên trong
Tải điện bằng cáp siêu dẫn có lợi rất lớn so với đường dây tải điện thông thường. Lợi ích lớn nhất là khả năng tải dòng rất lớn và không bị tổn hao năng lượng trong quá trình tải điện Thực nghiệm cho thấy rằng: dây cáp được làm lạnh trong trạng thái siêu dẫn có thể tải dòng lớn gấp ba lần dòng điện trong cáp đồng bình thường với đường kính dây và hiệu điện thế giống nhau Một lợi ích không thể có được ở các dây tải điện bình thường là, khi tải điện trong trạng thái siêu dẫn, không bị mất mát năng lượng do điện trở dây dẫn (nhiệt Jun) Điều này cho phép truyền tải năng lượng điện đến những khoảng
CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU SIÊU DẪN
Chuyển tải điện năng
5 Màn chắn duy trì nhiệt độ bên ngoài
6 Nhiều lớp cách nhiệt trong môi trường chân không
7 Màn chắn duy trì nhiệt độ bên trong
Tải điện bằng cáp siêu dẫn có lợi rất lớn so với đường dây tải điện thông thường. Lợi ích lớn nhất là khả năng tải dòng rất lớn và không bị tổn hao năng lượng trong quá trình tải điện Thực nghiệm cho thấy rằng: dây cáp được làm lạnh trong trạng thái siêu dẫn có thể tải dòng lớn gấp ba lần dòng điện trong cáp đồng bình thường với đường kính dây và hiệu điện thế giống nhau Một lợi ích không thể có được ở các dây tải điện bình thường là, khi tải điện trong trạng thái siêu dẫn, không bị mất mát năng lượng do điện trở dây dẫn (nhiệt Jun) Điều này cho phép truyền tải năng lượng điện đến những khoảng
34 cách rất xa mà không tốn kém, Cáp siêu dẫn cũng có thể tải năng lượng địa nhiệt, năng lượng điện hyđrô và năng lượng mặt trời, năng lượng lấy từ than đá hoặc năng lượng hạt nhân từ nguồn đến các trung tâm dân cư sử dụng hoặc nơi tiêu thụ
Mùa xuân năm 1987 đã diễn ra một trong những hội nghị khoa học lớn nhất lịch sử được biết đến với tên gọi Woodstock of Physics Ba nghìn nhà vật lý đã nhóm họp tạiNew York Hilton để thảo luận về hiện tượng siêu dẫn, tức là khả năng truyền tải năng lượng với trở kháng gần như bằng 0 Siêu dẫn hứa hẹn những ứng dụng tuyệt vời, từ hệ thống máy tính cực nhanh đến các mô-tơ điện có công suất cực lớn hay đơn giản là hệ thống truyền tải điện năng không gây tỏa nhiệt lãng phí trên đường đi.
Đoàn tàu chạy trên đệm từ
Dựa vào "nam châm siêu dẫn", người Nhật và người Đức thiết kế ra các đoàn tầu chạy trên đệm từ Người Nhật đã thử nghiệm với khoảng 3 - 4 công nghệ tầu chạy trên đệm từ khác nhau, lấy tên là Maglev dựa theo: thực hiện phép nâng điện - động lực học bằng cách tạo ra 2 từ trường đối nhau giữa các nam châm siêu dẫn đặt trên con tầu và những cuộn dây lắp trong đường ray hình chữ U bằng bê tông Điều này giúp tàu không chạm đất nên đi rất nhanh và êm Kỷ lục tàu điện chạy nhanh nhất chính là loại tàu maglev này với vận tốc cao nhất 603km/h.
Tạo ra máy gia tốc mạnh
Vật liệu siêu dẫn có thể dùng để tạo ra được máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc của nguyên tử Người ta dùng những nam châm cực mạnh để bẻ cong các chùm hạt, làm cho chúng chạy theo đường tròn để chúng va đập vào nhau, qua đó nghiên cứu những "mảnh" sinh ra do những va đập mạnh đó; người ta gọi đó là "siêu va đập siêu dẫn", dựa theo nguyên tắc này, các nhà khoa học Mỹ đang tiến hành xây dựng một "máy gia tốc cực mạnh" trong đường hầm dài 88 km ở bang Texec để nghiên cứu các hạt cơ bản của vật chất.
Máy đo điện trường chính xác
Vận dụng hiệu ứng B.Josephson để chế tạo các thiết bị, dụng cụ giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID) có độ chính xác, độ nhậy rất cao, có thể phát hiện những từ trường cực nhỏ phát ra từ tim, não người Đồng thời cũng có thể sử dụng hiệu ứng này ở siêu dẫn để chế các bộ nhớ và bộ vi sử lý trong các thiết bị điện toán số.
Bộ phận ngắt mạch điện từ trong máy tính điện từ siêu tốc
Nếu hai chất siêu dẫn được đặt gần nhau (nhưng không chạm nhau) thì các điện tử có thể nhảy qua như thể hai chất dẫn điện ấy tiếp xúc với nhau Chỗ mà dòng điện nhẩy qua, người ta gọi là "khớpnốiJosephson" Nhưng dòng điện chạy qua khớp nối ấy rất nhậy cảm với những biến đổi của điện trường và từ trường bên ngoài Một ứng dụng quan trọng nữa từ đặc tính này của chất siêu dẫn là có thể làm ra Bộ phận" ngắtmạchđiện từ" giống như một tranzito.
Máy quét MRI dùng trong y học
Ứng dụng khớp nối Josephson để sản xuất ra thiết bị y tế nhằm nghiên cứu những điện trường sinh học cực nhỏ do hoạt động của não người sinh ra, giúp cho việc chẩn đoán bệnh về não Hoặc nhờ siêu nam châm, có thể chế tạo ra các máy quét MRI dùng trong y học (quét ảnh bằng cách đo tiếng dội lại của âm thanh) để khám các mô trong cơ thể người.
Khả năng giữ được trạng thái thứ tư của vật liệu – trạng thái plasma
Các nam châm siêu dẫn có từ trưởng cực mạnh nhưng lại có kích thước, khối lượng nhỏ, nhẹ, tránh được hiệu ứng nhiệt Joule, được sử dụng trong các máy gia tốcTokamak, tạo môi trường Plasma để khống chế các phản ứng nhiệt hạch, tích tụ được năng lượng từ trường tới 600 triệu J nhờ đó tạo ra nhiệt độ plasma đến 200 triệu độ Nam châm siêu dẫn cũng được dùng để chế tạo các động cơ điện, máy phát điện công suất cực cao, có thể đạt đến hàng trăm megawatt Nhà máy điện siêu dẫn sử dụng các nam châm siêu dẫn có từ trường cực mạnh, có thể có công suất tới 20 tỷ watt.
Động cơ siêu dẫn
Người ta chế tạo các motor siêu dẫn dựa trên cơ sở của hiệu ứng Meissner Tinh chất của các motor siêu dẫn là gây nên sự đẩy các đường từ thông Khi nam châm trở thành gần đến trạng thái siêu dẫn, thì chất siêu dẫn sẽ đẩy nó Sức đẩy này sử dụng để lái rotơ trong motor điện Các motor siêu dẫn rất rắn chắc và có kích thước cở - kích thước motor thường Sự mất mát dòng trong motor siêu dẫn ước tính giảm đi cỡ 50% so với motor thường Motor siêu dẫn có nhiều ứng dụng cả trong công nghiệp sản xuất ôtô, các loại bom, quạt, các máy thổi, các máy cơ khí, máy nghiền và rất nhiều phương tiện khác.