第一類超導體

第一類超導體H(T)相圖

由於邁斯納效應的存在，磁場無法輕易穿過超導體。但當外加磁場達到一定強度時，磁場可以破壞超導態。就超導態被破壞的方式而言，超導體可以分為兩類。第一類超導體中，一旦外加磁場突破臨界磁場H_c，將發生一級相變，超導態突然消失。這樣的超導態往往存在於純金屬超導體，例如鋁、鉛和汞中。目前已知唯一的合金材料的第一類超導體是 TaSi₂。由於退磁因子的存在，材料可能會進入一種宏觀上由普通態區域和超導態區域混合的中間狀態。簡單的說，由於物體形狀對於外加磁場的影響，某些區域的磁場可能強於另一些區域的磁場，從而使得材料部分區域脫離超導態。這一現象最早由朗道描述。

臨界磁場H_c也受溫度T影響，H_c隨着溫度升高而逐漸減小，當溫度升到臨界溫度T_c時，臨界磁場H_c變為0。H_c(T)有以下關係：

$H_{c}(T)=H_{c}(0)[1-{\bigl (}T/T_{c}{\bigr )}^{2}]$

當第一類超導體處於超導態時，其內部磁場為零(邁斯納效應)，根據電動力學原理：

${\mathsf {\mathrm {B} }}=\mu _{0}(M+H)=0\Longrightarrow M=-H$

其中B是磁感應強度，M是磁矩，H是磁場強度。當外界磁場低於臨界臨界磁場H_c時，磁矩M隨外加磁場線性變化。

第一類超導體 M vs H

第一類超導體的臨界磁場H_c通常比較小，很難用於實際應用，因此第一類超導體也通常被稱為軟超導體。而第二類超導體往往具有兩個臨界磁場。第一個、較低的臨界磁場H_c1描述磁通漩渦穿過材料，但材料在這些磁通漩渦之外仍然保持超導態的相變過程。當這些磁通漩渦的密度大到一定程度時，整個材料脫離超導態，這個過程對應於第二個臨界磁場H_c2。H_c2往往比較大，由鈮，鋁，鍺合成的合金可以達到大於40 特斯拉的H_c2。第二類超導體也被稱為硬超導體，因其具有很高的上限臨界磁場，被廣泛應用於高磁場超導線圈領域。

物理上由倫敦穿透深度λ和超導關聯長度ξ的比值$\kappa =\lambda /\xi$（金茲堡-朗道參數）的大小決定一個超導體屬於第一類還是第二類。第一類超導體滿足 0 < $\kappa$ < 1/√2， 而第二類超導體滿足 $\kappa$> 1/√2 。

參見

• 超導
• 超導材料
• 高溫超導
• 第二類超導體