Meissner-effekt

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 21 november 2020; kontroller kräver 2 redigeringar .

Meissnereffekt , Meissnereffekt (från tyska  Meißner ) - fullständig förskjutning av magnetfältet från ledarens volym under dess övergång till supraledande tillstånd . Fenomenet observerades första gången 1933 av de tyska fysikerna W. Meisner och R. Oksenfeld .

Fysisk förklaring

När en supraledare kyls i ett externt konstant magnetfält, vid övergångsögonblicket till supraledande tillstånd, förskjuts magnetfältet helt från sin volym. Detta skiljer kvalitativt supraledaren från det "vanliga" materialet med hög konduktivitet.

Frånvaron av ett magnetfält i ledarens volym gör att vi kan dra slutsatsen från magnetfältets allmänna lagar att endast ytström finns i den. Det är fysiskt verkligt och upptar ett tunt lager nära ytan. Till exempel, i fallet med en boll placerad i ett yttre fält (se fig.), kommer denna ström att bildas av laddningsbärare som rör sig i det ytnära skiktet längs ringformade banor som ligger i plan som är vinkelräta mot figurens plan och planet . fält i oändlighet (ringarnas radie varierar från kulans radie i mitten till noll upptill och nedtill).

Rollen för ideal konduktivitet är att den framträdande ytströmmen flyter oavbrutet och obegränsat - med en ändlig resistans skulle mediet inte kunna svara på appliceringen av fältet på detta sätt.

Magnetfältet för den genererade strömmen kompenserar det yttre fältet i supraledarens tjocklek (en analogi med avskärmningen av det elektriska fältet av laddningen som induceras på metallytan är lämplig). I detta avseende beter supraledaren formellt som en ideal diamagnet . Det är dock inte en diamagnet, eftersom magnetiseringen inuti den är noll. Fysiskt kan man tala om en ideal diamagnet om, vid en lokal styrka av magnetfältet , mediets permeabilitet visade sig vara lika med noll - men i en supraledare förlorar styrkan och alla argument om dess egenskaper som en magnet deras mening.

Arten av Meissner-effekten förklarades först av bröderna Fritz och Heinz London med hjälp av Londons ekvation . De visade att i en supraledare penetrerar fältet till ett fast djup från ytan - Londons penetrationsdjup för magnetfältet . För metaller µm.

Typ I och II supraledare

Rena ämnen där fenomenet supraledning observeras är inte många. Oftare förekommer supraledning i legeringar. För rena ämnen sker den fulla Meissner-effekten, medan det för legeringar inte sker någon fullständig utdrivning av magnetfältet från volymen (partiell Meissner-effekt). Ämnen som uppvisar den fulla Meissner-effekten kallas supraledare av typ I, och partiella kallas supraledare av typ II. Det är dock värt att notera att i låga magnetiska fält uppvisar alla typer av supraledare den fulla Meissner-effekten.

Supraledare av det andra slaget i volymen har cirkulära strömmar som skapar ett magnetfält, som dock inte fyller hela volymen, utan distribueras i det i form av separata trådar av Abrikosov-virvlar . När det gäller motståndet är det lika med noll, som i supraledare av det första slaget, även om rörelsen av virvlar under inverkan av strömströmmen skapar ett effektivt motstånd i form av dissipativa förluster för rörelsen av det magnetiska flödet inuti supraledaren , vilket undviks genom att införa defekter i strukturen av supraledaren - pinning centers , för vilka virvlar "klänger".

"Mohammeds kista"

"Mohammeds kista" - ett experiment som visar Meissner-effekten i supraledare [1] .

Namnets ursprung

Enligt legenden hängde kistan med profeten Muhammeds kropp i rymden utan något stöd, så detta experiment kallas "Muhammeds kista".

Erfarenhetsförklaring

Supraledning existerar endast vid låga temperaturer (i HTSC- keramik - vid temperaturer under 150 K ), så ämnet förkylas till exempel med flytande kväve . Därefter placeras magneten på ytan av en platt supraledare. Även i fält vars magnetiska induktion är 0,001 T förskjuts magneten märkbart uppåt med ett avstånd i storleksordningen en centimeter. Med en ökning av fältet upp till den kritiska stiger magneten högre och högre.

Förklaring

En av egenskaperna hos supraledare är utstötningen av magnetfältet från området för den supraledande fasen. Med utgångspunkt från den orörliga supraledaren "flyter" magneten sig själv och fortsätter att "sväva" tills yttre förhållanden tar supraledaren ur den supraledande fasen. Som ett resultat av denna effekt "ser" en magnet som närmar sig en supraledare en magnet med samma polaritet och exakt samma storlek - vilket orsakar levitation.

Anteckningar

  1. ↑ Yu Martynenko Om problemen med levitation av kroppar i kraftfält (1996). Hämtad 9 april 2012. Arkiverad från originalet 16 augusti 2010.

Litteratur

Länkar