Efekt Meissnera

Z Wikipedii

Efekt Meissnera (lub efekt Meissnera-Ochsenfelda), to zjawisko polegające na całkowitym wypychaniu pola magnetycznego z nadprzewodnika, odkryte w 1933 roku przez Walthera Meissnera (Fritz Walther Meißner lub Meissner ur. 16 grudnia 1882 w Berlinie - zm. 16 listopada 1974 w Monachium - fizyk niemiecki. W 1933 roku odkrył w nadprzewodnikach tzw. efekt Meissnera) i Roberta Ochsenfelda.

Zjawisko Meissnera jest podstawą do określenia, czy dany przewodnik o zerowy w oporze elektrycznym jest rzeczywiście nadprzewodnikiem.

Efekt Meissnera

Efekt Meissnera

Zewnętrzne pole magnetyczne o natężeniu mniejszym od granicznego nie wnika do nadprzewodnika, z wyjątkiem cienkiej warstwy przypowierzchniowej nadprzewodnika (grubość tej warstwy nazywa się Londonów grubością wnikania), natężenie pola magnetycznego wewnątrz nadprzewodnika jest równe zero. Natężenie graniczne pola magnetycznego zależy od materiału oraz temperatury nadprzewodnika.

Jeżeli nadprzewodnik zostanie umieszczony w bardzo silnym polu magnetycznym to przestaje być nadprzewodnikiem, jeżeli natężenie pola będzie się zmniejszać, to w momencie przejścia w stan nadprzewodnictwa pole zostanie wypchnięte z nadprzewodnika. Przyczyną wypchnięcia jest pojawienie się w powierzchownej warstwie nadprzewodnika prądu elektrycznego o takim natężeniu, że wytworzone przez niego pole magnetyczne kompensuje wewnątrz nadprzewodnika pole magnetyczne. Związana z tym siła może utrzymać bryłkę nadprzewodnika nad stacjonarnym magnesem - tzw. lewitacja nadprzewodnika. Tak lewitujący magnes neodymowy ma dwie szczególne właściwości: może pozostawać w totalnym bezruchu (dzięki liniom pola magnetycznego uwięzionym w defektach sieci krystalicznej) lub wirować.

Dowód teoretyczny

Wyjaśnienie teoretyczne efektu Meissnera można uzyskać z równania Londonów:

$\nabla \times J_{d}= \frac{-\vec{B}}{\mu_0 \lambda^2}$

i równań Maxwella:

$\nabla \times \vec{B} = \mu_0 J_d$

$J d$ , to gęstość prądu; $B$ , to pole magnetyczne, a $λ$ to głębokość wnikania.

Ponieważ pole magnetyczne jest wirujące, mamy relację:

$\nabla \times \nabla \times \vec{B} = - \nabla^2\vec{B}$

Używając powyższych, można wykazać, że:

$\nabla^2B = \frac{B}{\lambda^2}$

Ponieważ laplasjan B jest równy zero, pole magnetyczne wewnątrz nadprzewodnika, poniżej głębokości wnikania, wynosi zero.

Różnica między nadprzewodnikiem, a przewodnikiem o zerowym oporze (efekt Meissnera)

Linie pola magnetycznego zostają wypchnięte z nadprzewodnika, gdy ten ma temperaturę niższą od krytycznej.

w temperaturze powyżej krytycznej w obu materiałach występuje pole magnetyczne
obniżenie temperatury powoduje, że z nadprzewodnika pole zostaje wypchnięte
zwiększanie pola dla nadprzewodnika powoduje:
- zniszczenie stanu nadprzewodzącego (nadprzewodniki I rodzaju)
- wnikanie pola w postaci wirów o strumieniu pojedynczych fluksonów (nadprzewodniki II rodzaju)

Żródło: pl.wikipedia.org/wiki/Efekt Meissnera

Tekst udostępniany na licencji GNU Free Documentation License.
Wikipedia® jest zarejestrowanym znakiem towarowym Wikimedia Foundation. Możesz przekazać dary pieniężne Fundacji Wikimedia.