交换的5s传导电子电流和铌原子核正电荷电流建立铌导体的超导电性

（超导电性原理一）

陈  富

重庆仪表材料研究所  重庆 北碚 400700

摘要: 仿造铁离子的4s传导电子产生超导电时位于相邻4个铁离子构成的新的正方形4L原子轨道上运动并且变成相邻铁离子间的交换的4s传导电子和同時也产生铁原子核正电荷电流^[1]，新的4L原子轨道是交换的4s传导电子的自然轨道或波长并产生自然轨道能量或复合体能量,即交换的4s传导电子的运动遵守单交变磁电场或复合体的本征动量-轨道关联运动规律或电子的xx运动规律，新的4L原子轨道是铁离子的两个势能不同的M-ds电子系统和M-4s传导电子系统间相互作用产生的，因而推测5s传导电子产生超导电时也应该位于相邻铌离子的5s传导电子新产生的空的原子轨道势能△E_0K里运动并且变成相邻铌离子间的交换的5s传导电子和同時也产生铌原子核正电荷电流、自然轨道或波长L和自然轨道能量或复合体能量,自然轨道或波长L也是交换的5s传导电子新的原子轨道,空的原子轨道势能△E_0K对应或等于自然轨道能量或复合体能量, 即交换的5s传导电子的运动也应遵守单交变磁电场或复合体的本征动量-轨道关联运动规律或电子的xx运动规律,空的原子轨道势能△E_0K或自然轨道λ应该是势能不同的M-ds电子系统和M-5s传导电子系统间相互作用产生的,按照这些原理得到的结果与测量符合,即5s传导电子在铌导体轴向(被交换的5s传导电子的自然轨道或波长λ是直线段而没有轨道角动量和因而不同于交换的4s传导电子的正方形4L轨道）相邻铌离子的5s传导电子的空的原子轨道势能减量△E_0K内产生交换5s传导电子和电源能量ev的作用过程建立的交换的5s传导电子电流和铌原子核正电荷电流建立了铌导体的超导电性，ev通过铌原子核M, 自然轨道或波长λ就是外磁场或超导电流的穿入深度。

关键词  铌原子核电矩；M-ds电子系统和M-5s传导电子系统间的相互作用；原子轨道能量减量；原子轨道势能减量；平均动能K_a；交换的5s传导电子；交换能;直线原子轨道

1 势能不同的M-ds电子系统和M-5s传导电子系统间的相互作用

 5s传导电子原子轨道能量减量△E’_OK和势能减量△E_OK、振荡运动的平均动能K_a和新能级的形成

铌原子外形为4d⁴5s，因为4d层里一个电子ds的轨道运动，铌原子核M形成了绕M与ds电子的质心的圆周运动如1所示，又由于外层负电荷 中心Ｏ对M正电荷的引力作用，{zh1}M形成了绕O的圆周运动，这等效于M绕M与ds的质心的园周运动。若ds电子有轨道动能E_d，势能P_d和动量矩hN，则M有动能△E=E_dm/M+m≈0.6×10^-5E_d，势能振幅△P=P_dm/M+m和动量矩hNm/M+m,M也是铌原子核的质量，m为ds电子的质量。P’_d=P_dM/(M+m) 叫做ds的有效势能。设M与Ｏ分开的距离为A，则M的正电荷与Ｏ的负电荷构成电偶极子，M的正电荷与A的乘积叫做M的电矩q_0K，q_0K的电场作用在5s传导电子（5s）上产生附加作用力F，△p也是电矩q_0K的能量。因ds的轨道运动，M沿园的径向形成了振荡运动， M在水平X轴上的振荡运动方程为x=Acosωt,电矩q_0K的振荡运动方程为q=q_0Kcosωt，5s被价带内的电压v≈（△P/e）cosωt作用着，结果M-O系统即电矩q_0K相对5s或导带构成一个机械和电磁振子，因此5s被迫振动并使高势能的5s传导电子降低能量直到两系统的势能相等，结果在OK，5s传导电子被电矩q_0K抽入价带内，5s传导电子的原子轨道能量P_s减少了△E’_OK，原子轨道势能减少了△E_OK，5s传导电子在价带内形成振荡运动并有平均动能K_a，5s传导电子的轨道能量减量△E’_OK变成铌原子核电矩q_0k的能量了，5s传导电子形成新的能级::（1）5s和ds两者有相同的{zg}势能P_c=(1/2)[P_s+P_dM/M+m]。（2）5s的原子轨道能量减少了△E’_0K和△E’_0K =P_s-P_c =(1/2) [P_s-P_dM/M+m].。（3）5s的{zd1}原子轨道势能P_smin=P’_d-△P =P_d(M-m)/M+m 。（4）5s的平均势能P_m=(1/2)（P_c­+P_smin）=(1/4)(P_s+3P_d)-(5/4)P_dm/M+m。(5)5s的势能减少了△E_0K和△E_0K= P_s -P_m=(3/4)(P_s-P_d)+(5/4)P_dm/M+m。（6）5s在P_c和P_smin间形成振荡运动并有平均动能K_a=(1/2）（P_c-P_smin）=(1/4)(P_s-P_d)+(3/4)P_dm/M+m。（7）M-ds系统的角动量没有改变。（8）铌原子核M的电矩的能量增加到△P+△E’_0K。（9）两系统相互作用是不可逆的,0K时导带上没有5s传导电子了，所以导体热导下降，原子间不产生交换电子电流,参考图2所示。当ev≤-△E_0K时能够产生交换的5s传导电子电流和铌原子核正电荷电流即超导电流，-△E_0K就是交换的5s传导电子的自然轨道能量或复合体能量(1/2)hf或E_0K，即

E_0K =(1/2)hf=h²/2m₀λ²=(1/2)m₀u²=-△E_0K=ev =ф_cI=ф_C∮HdL’=e∮-EdL=(1/2)mc²

=(1/2)(m+m₀)u_cλf=(1/2)m₀uλf=h²/2m₀λ²=h²/2m₀L² =(1/2)hf_0K=ф_cef_0K=ф_C∮HdL’=e∮-EdL

,这表示5s传导电子产生超导电时它位于自己的空的原子轨道势能△E_0K内移动并且变成相邻铌离子间的交换电子和形成新的直线性自然轨道或玻长λ或L，这也表示交换的5s传导电子的复合体能量(1/2)hf等于它的空的原子轨道上的势能△E_0K。

2 结沦

因为M-ds电子和M-5s传导电子两系统间的相互作用发生在每个铌离子的基态轨道内而与浓度无关，因而5s传导电子的原子轨道能量减量△E’_0K、势能减量△E_0K、平均动能K_a、电矩q_0K的能量和5s传导电子的新能级等都与浓度无关，所以比值2ev/kT_c=2△E_0K/△E’_0K =3+2△P/(P_s-P_d+△P)= r’和3<r’≤4、临界温度T_c=△E'_0K/k=(P_s-P_d+△P)/2k=(P_s-P_d)/2k+P_dm/2k(M+m)=T_cs+T_cm，这里T_cs=(P_­s-P_d)/2k和T_cm=P_dm/2k(M+m)，T_cs依赖原子种类，T_cm依赖原子核的质量、同位素效应T_cM^α=[(P_s-P_d)/2k]M^α+[P_dm/2k(M+m)]M^α≈Const.，这是因为大部分纯金属的T_cs>T_cm，所以在指数α<0.5时乘积T_csM^α+T_cmM^α可以近似保持不变、交换的5s传导电子的自然轨道或波长、自然轨道能量或复合体能量、超导电流或外磁场的穿入深度L=31.36×10^-7cm并代表正弦波函数的物理意义等都与浓度无关，在T_c，△E_0K和△E’_0K约各减少一半，因而仍然能产生超导电流并使5s电子的比热增量达到{zd0}而成为超导体的普遍特征，空的原子势能轨道△E_0K能装载外电源能ev和ev=-△E_0K,所以超导体可以储存外电源能或装载着持久电流，因为铌离子的M-ds电子和M-5s传导电子两系统的相互作用和铁离子的M-ds电子和M-4s传导电子两系统的相互作用相似和相反，所以铌和铁两种材料不能混在一起形成铌的超导合金，还证明了交换的5s传导电子的自然轨道能量等于5s电子的原子轨道上的势能, 这些结果就是检验该理论的证据。

参考文献

[1]  陈富.稀释合金中铁离子间交换电子和能量作用的证明.重庆科技学院学报(自然科学版),2007.

[2]  管惟炎等. 超导电性, 科学出版社, 1979.

图1.  M、ds和5s三者运动简图, 0是外层负电荷中心。

Fig.1. The sketch of the motions of M, ds and 5s, 0 is the centre of shell negative charges

M振动方向  

图. 2. 5s电子的新能级，实线代表5s的势能

Fig.2 The new energy levels of 5s conduction electron, solid line is the potential energy