Meissnerův efekt

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 21. listopadu 2020; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Meissnerův jev , Meissnerův jev (z němčiny Meißner ) - úplné vytěsnění magnetického pole z objemu vodiče při jeho přechodu do supravodivého stavu . Jev byl poprvé pozorován v roce 1933 německými fyziky W. Meisnerem a R. Oksenfeldem .

Fyzikální vysvětlení

Při ochlazení supravodiče ve vnějším konstantním magnetickém poli se v okamžiku přechodu do supravodivého stavu magnetické pole zcela vytěsní ze svého objemu. Tím se supravodič kvalitativně odlišuje od „obyčejného“ materiálu s vysokou vodivostí.

Absence magnetického pole v objemu vodiče nám umožňuje z obecných zákonitostí magnetického pole vyvodit , že v něm existuje pouze povrchový proud. Je fyzicky skutečný a zaujímá nějakou tenkou vrstvu blízko povrchu. Například v případě koule umístěné ve vnějším poli (viz obr.) bude tento proud tvořen nosiči náboje pohybujícími se v připovrchové vrstvě po prstencových trajektoriích ležících v rovinách kolmých k rovině obrazce. pole v nekonečnu (poloměr kroužků se mění od poloměru koule uprostřed po nulu nahoře a dole).

Úloha ideální vodivosti spočívá v tom, že vznikající povrchový proud protéká nedisipativně a neomezeně – s konečným odporem by médium nemohlo takto reagovat na aplikaci pole.

Magnetické pole generovaného proudu kompenzuje vnější pole v tloušťce supravodiče (vhodná je analogie se stíněním elektrického pole nábojem indukovaným na povrchu kovu). V tomto ohledu se supravodič chová formálně jako ideální diamagnet . Není to však diamagnet, protože magnetizace uvnitř je nulová. Fyzikálně by se dalo mluvit o ideálním diamagnetu, pokud by se při místní síle magnetického pole propustnost prostředí rovnala nule - ale v supravodiči ztrácí síla a všechny argumenty o jeho vlastnostech jako magnetu. jejich význam. $H\neq 0$ $B=0$ $\mu$ $H=0$

Povahu Meissnerova efektu poprvé vysvětlili bratři Fritz a Heinz Londonovi pomocí londýnské rovnice . Ukázali, že v supravodiči pole proniká z povrchu do pevné hloubky – londýnské hloubky pronikání magnetického pole . Pro kovy µm. $\lambda$ ${\displaystyle \lambda \sim 10^{-2))$

Supravodiče typu I a II

Čistých látek, u kterých je pozorován fenomén supravodivosti, není mnoho. Častěji se supravodivost vyskytuje ve slitinách. U čistých látek dochází k plnému Meissnerovu jevu, zatímco u slitin nedochází k úplnému vypuzení magnetického pole z objemu (částečný Meissnerův jev). Látky, které vykazují plný Meissnerův jev, se nazývají supravodiče typu I a částečné supravodiče typu II. Je však třeba poznamenat, že v nízkých magnetických polích všechny typy supravodičů vykazují plný Meissnerův jev.

Supravodiče druhého druhu v objemu mají kruhové proudy, které vytvářejí magnetické pole, které však nevyplňuje celý objem, ale je v něm distribuováno ve formě samostatných vláken Abrikosovových vírů . Pokud jde o odpor, je roven nule, jako u supravodičů prvního druhu, i když pohyb vírů při působení proudu proudu vytváří účinný odpor ve formě disipativních ztrát pro pohyb magnetického toku uvnitř supravodiče. , kterému se zabrání zavedením defektů do struktury supravodičů - pinning center , na kterých víry "ulpívají".

"Mohamedova rakev"

„Mohamedova rakev“ – experiment demonstrující Meissnerův jev v supravodičích [1] .

Původ jména

Podle legendy rakev s tělem proroka Mohameda visela ve vesmíru bez jakékoli podpory, proto se tento experiment nazývá „rakev Mohameda“.

Prohlášení o zkušenostech

Supravodivost existuje pouze při nízkých teplotách (u HTSC keramiky - při teplotách pod 150 K ), takže látka je předchlazena např. kapalným dusíkem . Dále se magnet umístí na povrch plochého supravodiče. I v polích, jejichž magnetická indukce je 0,001 T , je magnet znatelně posunut nahoru o vzdálenost řádově centimetr. S nárůstem pole až ke kritickému magnetu stoupá stále výše.

Vysvětlení

Jednou z vlastností supravodičů je vypuzení magnetického pole z oblasti supravodivé fáze. Počínaje nepohyblivým supravodičem se magnet sám „vznáší“ a pokračuje v „plavání“, dokud vnější podmínky nevyvedou supravodič ze supravodivé fáze. V důsledku tohoto efektu magnet přibližující se k supravodiči "vidí" magnet stejné polarity a přesně stejné velikosti - což způsobuje levitaci.

Poznámky

↑ Yu Martynenko K problémům levitace těles v silových polích (1996). Získáno 9. dubna 2012. Archivováno z originálu 16. srpna 2010. (neurčitý)

Literatura

de Gennes P.-J. Supravodivost kovů a slitin. — M .: Mir , 1968. — 280 s.
Martynenko Yu.G. K problémům levitace těles v silových polích // Soros Educational Journal . - 1996. - č. 3 . - S. 82-86 . Archivováno z originálu 2. dubna 2015.
Matveev A. N. Elektřina a magnetismus. - M . : Vyšší škola , 1983. - 463 s.