Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Мейсснера эффект
Вытеснение постоянного магнитного поля из массивного проводника, когда последний становится сверхпроводящим

Анимация

Описание

В 1933 году немецкие физики В. Мейсснер и Р. Оксенфельд установили, что слабое магнитное поле не проникает в глубь сверхпроводника независимо от того, было ли поле включено до или после перехода металла в сверхпроводящее состояние. При температурах более высоких, чем критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние, в образце, помещенном во внешнее магнитное поле, индукция магнитного поля внутри будет отлична от нуля. Если, не выключая внешнего магнитного поля, постепенно снижать температуру, то в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объема и индукция магнитного поля внутри станет равной нулю. Именно в этом состоит эффект Мейсснера.

Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника (то есть проводника с исчезающе малым сопротивлением), у которого при уменьшении удельного сопротивления индукция магнитного поля в объеме сохраняется без изменения.  На рис. 1 показано распределение магнитного поля около сверхпроводящего шара при температуре:

 

Распределение магнитного поля около сверхпроводящего шара

 

 

Т > Тс

Рис. 1а

 

 

Т < ТсНВН  0

Рис. 1б

 

 

Т < ТсНВН = 0

Рис. 1в

 

 

Для сравнения на рис. 2 показано распределение магнитного поля около шара с исчезающим сопротивлением (идеальный воображаемый проводник) при температуре.

 

Распределение магнитного поля около идеального проводника

 

 

Т > Тс

Рис. 2а

 

 

Т < ТсНВН  0

Рис. 2б

 

 

Т < ТсНВН = 0

Рис. 2в

 

Исследования показали, что магнитное поле равно нулю лишь в толще массивного образца. В тонком поверхностном слое оно постепенно уменьшается от заданного значения на поверхности до нуля. Толщина этого слоя, называемого глубиной проникновения, обычно имеет порядок величины 105ё10см. Поведение магнитного поля (В<Вk) вблизи образца в нормальном состоянии и в сверхпроводящем состоянии представлено на рис. 2.

На этом рисунке изображен цилиндрический сверхпроводник, ось которого перпендикулярна плоскости рисунка.

Исследования показали, что магнитное поле равно нулю лишь в толще массивного образца. В тонком поверхностном слое оно постепенно уменьшается от заданного значения на поверхности до нуля. Толщина этого слоя, называемого глубиной проникновения, обычно имеет порядок величины 105ё10см. 

Поведение магнитного поля (В<ВК) вблизи образца в нормальном состоянии и в сверхпроводящем состоянии представлено на рис. 1 .

На этом рисунке (а и б) изображен цилиндрический сверхпроводник, ось которого перпендикулярна плоскости рисунка. 

Если поместить металл в нормальном состоянии в магнитное поле В, меньшее критического ВК, и затем понижать температуру металла, то в момент перехода металла в сверхпроводящее состояние магнитное поле «выталкивается» из образца и магнитная индукция в образце обращается в нуль.

В этом случае сверхпроводник является идеальным диамагнетиком с магнитной восприимчивостью c = -1. При этом магнитная проницаемость m = 1 + c = 0 и В = m0mН = 0.

Эффект Мейсснера связан с тем, что при переходе в сверхпроводящее состояние, например, цилиндрического образца в магнитном поле В<ВК в поверхностном слое (толщиной  105ё106см) сверхпроводящего цилиндра появляется незатухающий круговой ток IS, сила которого как раз такова, что собственное магнитное поле B этого тока компенсирует внешнее магнитное поле в толще сверхпроводника (рис. 3).

 

Распределение магнитного поля в толще и у поверхности сверхпроводящего шара

 

 

Рис. 3а

 

 

 

Рис. 3б

 

На рис. 3  представлены сверхпроводящий цилиндр, незатухающий круговой ток в нем и взаимное положение векторов магнитной индукции внешнего поля B и поля тока Bў. На рис. 3б  дана зависимость величины вектора магнитной индукции в присутствии сверхпроводящего цилиндра от расстояния r до его оси. Тот же эффект выталкивания магнитного поля из сверхпроводника наблюдается, если металлический образец поместить в магнитное поле в нормальном состоянии, а затем перевести его в сверхпроводящее.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -10 до -5);

Время существования (log tc от 13 до 15);

Время деградации (log td от -10 до -5);

Время оптимального проявления (log tk от -7 до -5).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта Мейсснера

Простейшая демонстрация состоит в том, что неохлажденная в азоте таблетка сверхпроводника Y-Ba-Cu-O спокойно лежит на магните, никак не реагируя на магнитное поле, а охлажденная висит над ним. После охлаждения в жидком азоте таблетка их сверхпроводника сохраняет сверхпроводимость на воздухе при комнатной температуре около минуты. Более длительные демонстрации нужно проводить в парах жидкого азота. Варианты демонстрации эффекта Мейсснера показаны на рис. 4а и 4б:

 

Таблетка сверхпроводника, охлаждаемая потоком испаряющегося жидкого азота, висит в зазоре постоянного магнита

 

 

Рис. 4а

 

После окончания жидкого азота в сосуде таблетка упала на нижний полюс магнита

 

 

Рис. 4б

Применение эффекта

Сверхпроводники, в толщу которых не проникает магнитное поле, характеризуются механическим отталкиванием, и им пользуются для сверхпроводящих подвесов. Такие подвесы применяются в гироскопах, двигателях и других устройствах. Принцип механического отталкивания положен в основу создания электрических машин, к.п.д. которых благодаря свойствам сверхпроводников близок к 100%. В этих машинах вращающаяся часть - ротор - выполнена в виде шестиугольного сверхпроводящего стаканчика. Два магнитика, вращающиеся по окружности статора, отталкивают от себя сверхпроводящий ротор, приходящий во вращение, угловая скорость которого доходит до 20000 об/мин и может быть еще большей.

На явлении сверхпроводимости основана работа криоэлектронных приборов (сквидов, сверхпроводниковых объемных резонаторов, сверхпроводниковых приемников излучения и т. д.)

Литература

 1. Физический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1984.- С.405.

 2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1999.- С.601, 606.

Ключевые слова

  • сверхпроводимость
  • магнитное поле
  • диамагнетик
  • критическая температура

Разделы естественных наук:

Магнитное поле
Твердые тела
Электрический ток в твердых телах

Формализованное описание Показать