• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Efekt Meissnera

    Przeczytaj także...
    Teoria BCS jest mikroskopową teorią nadprzewodnictwa ogłoszoną w 1957 roku przez Johna Bardeena, Leona Coopera i Roberta Shrieffera. Nazwa teorii pochodzi od inicjałów jej twórców. Za stworzenie tej teorii otrzymali oni w 1972 roku Nagrodę Nobla z fizyki.Głębokość wnikania Londonów – odległość charakterystyczna dla danego nadprzewodnika, wykorzystywana do opisu pola magnetycznego w jego wnętrzu. Pozwala określić, jak szybko wartość indukcji magnetycznej maleje wraz z zagłębianiem się w nadprzewodnik. Pełni ona kluczową rolę w równaniach Londonów, które wiążą to pole z gęstością prądu w nadprzewodniku. Jest ona z definicji równa:
    Fritz Walther Meissner, niem. Meißner (ur. 16 grudnia 1882 w Berlinie, zm. 16 listopada 1974 w Monachium) – fizyk niemiecki. W 1933 odkrył w nadprzewodnikach tzw. efekt Meissnera.
    Chłodzony ciekłym azotem magnes lewitujący nad nadprzewodnikiem wysokotemperaturowym
    Linie pola magnetycznego zostają wypchnięte z nadprzewodnika w temperaturze niższej od krytycznej

    Efekt Meissnera, zjawisko Meissnera, także efekt Meissnera-Ochsenfelda lub zjawisko Meissnera-Ochsenfeldazjawisko zaniku pola magnetycznego (wypchnięcia pola magnetycznego) w nadprzewodniku, gdy przechodzi on w stan nadprzewodzący. Zjawisko zostało odkryte w 1933 roku przez Walthera Meissnera i Roberta Ochsenfelda.

    Lewitacja (łac. levitas = lekkość) – unoszenie się obiektu w wyniku oddziaływania sił równoważących siłę grawitacji i utrzymywanie bez kontaktu z podłożem. Istnieje wiele technik utrzymywania obiektów w stanie lewitacji, między innymi oddziaływania hydro- i aerodynamiczne, akustyczne, optyczne, elektrostatyczne i elektromagnetyczne. W przypadku, gdy obiekt podtrzymywany jest mechanicznie w jednym ze stopni swobody mówi się o quasilewitacji, natomiast lewitacja otrzymywana poprzez połączenie kilku metod nazywana jest lewitacją hybrydową.Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.

    Zjawisko to jest podstawą do określenia, czy dany przewodnik o zerowym oporze elektrycznym jest nadprzewodnikiem.

    Opis zjawiska[ | edytuj kod]

    Zewnętrzne pole magnetyczne o natężeniu mniejszym od granicznego nie wnika do nadprzewodnika, z wyjątkiem jego cienkiej warstwy przypowierzchniowej (jej grubość nazywa się głębokością wnikania Londonów); natężenie pola magnetycznego wewnątrz nadprzewodnika jest równe zeru. Graniczne natężenie, powyżej którego nadprzewodnictwo nie występuje, zależy od materiału nadprzewodnika oraz temperatury.

    Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze.Rezystancja (opór elektryczny, opór czynny, oporność, oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.

    Gdy natężenie zewnętrznego pola magnetycznego przekroczy natężenie graniczne, zjawisko nadprzewodnictwa zanika, a pole magnetyczne zaczyna wnikać do wnętrza materiału. Jeżeli natężenie pola ponownie zmniejszy się, to znów ciało przechodzi w stan nadprzewodnictwa, a pole magnetyczne zostanie wypchnięte z wnętrza próbki. Przyczyną wypchnięcia jest pojawienie się w powierzchownej warstwie nadprzewodnika prądu elektrycznego o takim natężeniu, że wytworzone przez niego pole magnetyczne kompensuje pole magnetyczne wewnątrz nadprzewodnika. Związana z tym siła może utrzymać bryłkę nadprzewodnika nad stacjonarnym magnesem – jest to zjawisko lewitacji nadprzewodnika. Lewitujący w ten sposób nadprzewodzący magnes ma szczególną właściwość: może pozostawać w bezruchu (dzięki liniom pola magnetycznego uwięzionym w defektach sieci krystalicznej) lub wirować.

    Termin nadprzewodniki wysokotemperaturowe został użyty do określenia nowej rodziny materiałów ceramicznych o strukturze perowskitu odkrytych przez Johannesa G. Bednorza i K. A. Müllera w 1986 roku za odkrycie których otrzymali oni Nagrodę Nobla. Odkryli oni nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe w związkach L a 2 − x B a x C u O 2 {displaystyle La_{2-x}Ba_{x}CuO_{2}} (zwanych krócej w literaturze związkami Ba-La-Cu-O lub po postu LBCO), które występowało w temperaturze 35 K, nieco powyżej granicy, którą teoria BCS określała jako temperaturową granicę nadprzewodnictwa.Teoria Londonów – pierwszy teoretyczny opis zjawiska nadprzewodnictwa zaproponowany w 1935 roku przez braci Fritza i Heinza Londonów.


    Wyjaśnienie fenomenologiczne[ | edytuj kod]

    Pierwszym wyjaśnieniem teoretycznym efektu Meissnera jest równanie Londonów:

    i równanie Maxwella:

    Równania Maxwella – cztery podstawowe równania elektrodynamiki klasycznej zebrane i rozwinięte przez Jamesa Clerka Maxwella. Opisują one właściwości pola elektrycznego i magnetycznego oraz zależności między tymi polami.Robert Ochsenfeld (ur. 18 maja 1901 w Hilchenbach, zm. 5 grudnia 1993 w Hilchenbach) – fizyk niemiecki. W 1933, wraz z Fritzem Meissnerem odkrył zjawisko znane jako Efekt Meissnera (lub Meissnera-Ochsenfelda).

    gdzie:

    Magnes neodymowy – magnes trwały (magnes stały) wytwarzany ze związku neodymu, żelaza i boru Nd2Fe14B. Produkowany jest metodami metalurgii proszków czyli prasowania sproszkowanych komponentów w polu magnetycznym w podwyższonej temperaturze. Magnesy te wytwarzają bardzo silne pole magnetyczne, co przekłada się na dużą siłę przyciągania. Ich temperatura Curie wynosi od 310 do 330 °C.Operator Laplace’a (laplasjan) – operator różniczkowy drugiego rzędu, szczególnie ważny element klasy operatorów eliptycznych. Jego nazwa pochodzi od nazwiska Pierre’a Simona de Laplace’a.
    – gęstość prądu, – lokalna indukcja magnetyczna, – głębokość wnikania.

    Ponieważ pole magnetyczne jest wirowe, to

    Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia, w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego albo obu.

    Wynika stąd, że:

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

    Fenomenologiczna teoria Londonów pozwoliła na wyjaśnienie eksperymentów bez podania mikroskopowych przyczyn powstawania nadprzewodnictwa. Pierwszą teorią mikroskopową, z której wynika efekt Meissnera, jest teoria BCS.

    Bibliografia[ | edytuj kod]

  • Michel Cyrot, Davor Pavuna: Wstęp do nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1996. ISBN 83-01-11937-3.




  • Reklama

    Czas generowania strony: 0.03 sek.