1933 metais vokiečių fizikai Robertas Ochsenfeldas ir Waltheris Meisneris padarė novatorišką atradimą, žinomą kaip Meisnerio efektas. Jų tyrimas apėmė magnetinio lauko pasiskirstymą aplink superlaidžius alavo ir švino mėginius. Atvėsinę šiuos mėginius žemiau superlaidžios pereinamosios temperatūros ir veikiant juos magnetiniu lauku, Ochsenfeldas ir Meißneris pastebėjo nuostabų reiškinį. Magnetinis laukas už mėginių ribų padidėjo, o tai rodo magnetinio lauko pašalinimą iš mėginių vidaus. Šis reiškinys, kai superlaidininkui būdingas mažas magnetinis laukas arba jo nėra, vadinamas Meissnerio būsena. Tačiau ši būsena gali sugesti veikiant stipriam magnetiniam laukui. Šiame straipsnyje apžvelgiamas Meisnerio efektas, jo mechanizmai ir praktinis pritaikymas.
Kas yra Meissnerio efektas?
Meisnerio efektas yra magnetinio lauko išstūmimas iš a superlaidininkas pereinant į superlaidžią būseną, kai jis atšaldomas iki kritinės temperatūros. Šis magnetinio lauko išstūmimas atsispirs šalia esančiam magnetui ir Meisnerio būsena suges, kai taikomas magnetinis laukas bus labai stiprus.
Superlaidininkai yra dviejų klasių, atsižvelgiant į tai, kaip vyksta gedimas, pavyzdžiui, I ir II tipo. I tipas yra gryniausi elementiniai superlaidininkai, išskyrus anglies nanovamzdelius ir niobį, o II tipas yra beveik visi sudėtiniai ir nešvarūs superlaidininkai.
Meisnerio efektas superlaidininke
Kai superlaidininkai atšaldomi iki kritinės temperatūros, jie išstumia magnetinį lauką ir neleidžia magnetiniam laukui patekti į jų vidų, todėl šis reiškinys superlaidininkuose yra žinomas kaip Meissner efektas.
Kai superlaidi medžiaga atšaldoma iki kritinės temperatūros, ji pereina į superlaidžią būseną, todėl medžiagos elektronai sudaro poras, vadinamas Kuperio poros. Šios poros per visą medžiagą juda be jokio pasipriešinimo. Tuo pačiu metu medžiaga pasižymi idealiu diamagnetizmu, kad atstumtų magnetinius laukus.
Dėl šio atstūmimo magnetinio lauko linijos gali sulenkti maždaug superlaidininką, kad susidarytų paviršiaus srovė, kuri tiksliai panaikina išorinį magnetinį lauką medžiagoje, todėl magnetinis laukas efektyviai išstumiamas iš superlaidininko ir atsiranda Meissnerio efektas.
Meissnerio efekto pavyzdys parodytas toliau pateiktame paveikslėlyje. Ši Meisnerio būsena nutrūksta, kai magnetinis laukas sustiprėja virš fiksuotos vertės ir mėginys elgiasi kaip įprastas laidininkas.
Taigi ši tam tikra magnetinio lauko vertė, kurią viršijus superlaidininkas grįžta į normalią būseną, yra žinoma kaip kritinis magnetinis laukas. Čia kritinė magnetinio lauko vertė daugiausia priklauso nuo temperatūros. Kai temperatūra žemesnė už kritinę temperatūrą, kritinio magnetinio lauko reikšmė didėja. Žemiau Meisnerio efekto grafikas rodo kritinio magnetinio lauko pokyčius per temperatūrą.
Išvestinė
Dvi pagrindinės informacijos dalys, naudojamos pateikti matematinį vaizdą Meissnerio efekto išvedimas yra; energijos taupymo principas ir pagrindinis ryšys tarp magnetinių laukų ir elektros srovių. Elektrovaros jėga yra įtampa, sukuriama pasikeitus magnetiniam srautui uždaroje grandinėje. EMF arba elektrovaros jėga, pagrįsta Faradėjaus indukcijos įstatymu, uždaroje grandinėje yra tiesiogiai proporcinga magnetinio lauko kitimo greičiui visoje grandinėje. Taigi,
ε = -dΦ/dt
Naudodami aukščiau pateiktą ryšį galime daryti išvadą, kad kai medžiaga pereina iš įprastos būklės į superlaidžią, bet koks magnetinis srautas ' F'e iš pradžių esantis medžiagoje turėtų pasikeisti. Taigi šis pokytis sukurs elektrovaros jėgą ir sukurs ekranavimo sroves ant medžiagos paviršiaus. Atsparumas šiam srauto pokyčiui yra tai, kas verčia Meisnerio efektą išstumti išorinį magnetinį lauką.
Flux Pinning vs Meissner Effect
Pagrindinių srauto pririšimo ir Meisnerio efekto skirtumų supratimas neabejotinai praplečia supratimą apie superlaidžius reiškinius ir sako, kad superlaidumas yra turtinga sąveikaujanti jėga ir išskirtinės materijos sąlygos. Toliau aptariamas skirtumas tarp „Flux Pinning“ ir „Meissner Effect“.
|
Fliuso prisegimas |
Meisnerio efektas |
| Srauto pririšimas yra reiškinio tipas, apibūdinantis ryšį tarp magnetinio lauko ir aukštos temperatūros superlaidininko. | Meisnerio efektas yra magnetinio srauto išstūmimas, kai medžiaga magnetiniame lauke virsta superlaidžia. |
| Srauto priveržimas taip pat žinomas kaip kvantinis užraktas. | Meissnerio efektas taip pat žinomas kaip Bardeen-Cooper-Schrieffer teorija. |
| „Flux Pinning“ turi ribotą magnetinio lauko sulaikymą.
|
Tai paaiškina visišką magnetinio lauko išstūmimą iš superlaidininko. |
| Flux Pinning taikomas visiems superlaidininkams.
|
Meisnerio efektas taikomas tik II tipo superlaidininkams. |
| Dėl srauto linijų judėjimo srauto prisegimas gali sukelti magnetinį histeretinį veikimą. | Šis efektas rodo idealų diamagnetizmą kritinėje temperatūroje. |
Paramagnetinis Meisnerio efektas mažuose superlaidininkuose
Šis efektas yra pagrindinė superlaidininkų savybė ir reiškia nulinę varžą. Šiuo metu keli eksperimentai atskleidė, kad kai kurie superlaidūs pavyzdžiai gali pritraukti magnetinį lauką, kuris vadinamas paramagnetiniu Meisnerio efektu. Šis efektas yra svyruojanti magnetinio lauko funkcija, kuri pakeičia tipinį Meissnerio efektą tiesiog virš tam tikro lauko, kai superlaidininke sustingsta daugybė srauto kvantų.
Nustatyta, kad paramagnetinė būklė yra metastabili, o Meissner būklė atkurta dėl išorinio triukšmo. Taigi paramagnetinis Meissnerio efektas yra susijęs su paviršiaus superlaidumu, todėl jis yra bendra superlaidininko savybė. Sumažinus temperatūrą, superlaidaus dangčio paviršiaus kritiniame lauke užfiksuotas srautas sumažėja iki mažesnio tūrio, leidžiant papildomam srautui patekti į paviršių.
Programos
The Meisnerio efekto pritaikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.
- Tai naudojama Quantum Levitation arba Quantum Trapping, kuriant būsimas transportavimo technologijas ir SQUID operaciją, skirtą subtiliems magnetiniams pokyčiams matuoti.
- Šis efektas naudojamas magnetinėje levitacijoje, o tai reiškia, kad kūnas gali būti pakabintas be atramos, išskyrus magnetinį lauką
- Šio efekto galimos programos daugiausia apima: transporto priemonės, levituojamos magnetiniu būdu, žemos vibracijos laikikliai, be trinties guoliai ir kt.
- Šis efektas naudojamas superlaidininkuose, kad būtų suformuoti magnetiniai skydai, apsaugantys jautrius prietaisus nuo magnetinių trukdžių.
- Šis efektas leidžia pagaminti galingus superlaidžius magnetus magnetinio rezonanso vaizdavimui ir dalelių greitintuvams.
- Tai naudojama paveiktose srityse, tokiose kaip moksliniai tyrimai, medicininis vaizdavimas, transportavimas ir kt.
Kas atrado Seebeck efektą?
Seebecko efektą 1821 m. atrado vokiečių fizikas „Thomas Johann Seebeck“.
Kodėl Seebecko efektas yra svarbus?
Seebeck efektas yra naudingas matuojant temperatūrą dideliu jautrumu ir tikslumu, kad būtų galima gaminti elektros energiją įvairioms reikmėms.
Kas yra Seebeck efektas ir kaip jis naudojamas temperatūrai matuoti?
Seebecko efektas yra reiškinys, kai temperatūros pokytis tarp dviejų skirtingų elektros laidininkų (arba) puslaidininkiai sukuria įtampos skirtumą tarp dviejų medžiagų. Kai šiluma tiekiama vienam iš dviejų laidininkai (arba) puslaidininkius, o tada įkaitinti elektronai teka į aušintuvą (arba) puslaidininkį. Temperatūros skirtumas sudaro EML, vadinamą Seebeck efektu.
Kodėl Seebeck didėja didėjant temperatūrai?
Seebecko koeficiento vertė yra teigiama virš išmatuoto temperatūros diapazono, o tai rodo p tipo veikimą ir didėja didėjant temperatūrai. Elektros laidumas didėja, kai pakyla temperatūra, o tai rodo puslaidininkio veikimą.
Kas yra Meisnerio efektas ir kaip jis naudojamas magnetinėje levitacijoje?
Šis efektas leidžia magnetinei levitacijai, nes geri laidininkai saugo nuo magnetinio lauko, kai jie virsta superlaidžiais. Kai laidininkas atšaldomas iki kritinės temperatūros, magnetiniai laukai išstumiami, kad būtų sukurtas levituojantis efektas.
Kas yra Meisnerio efektas, rodantis, kad superlaidininkai yra tobulos diamagnetinės medžiagos?
Superlaidininkai Meissner būsenoje rodo idealų diamagnetizmą (arba) superdiamagnetizmą, o tai reiškia, kad superlaidininko magnetinis jautrumas yra -1.
Taigi, tai yra Meisnerio efekto apžvalga , išvedimas, skirtumai ir jų pritaikymai. Tai yra magnetinio lauko išstūmimas iš superlaidininkų perėjimo į superlaidžią būseną žemiau kritinės temperatūros. Šis superlaidumo efektas apima paviršiaus elektros srovės generavimą, kuri sukuria priešpriešinį magnetinį lauką, kuris paneigia išorinius magnetinius laukus. Štai jums klausimas, kas yra superlaidininkas?
