2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Эффект Мейснера и «Гроб Магомета».
Сообщение10.01.2016, 22:23 
Аватара пользователя


17/10/15
110
Доброго времени суток! Объясните, пожалуйста, популярно следующее (цитата из Википедии):
1) Почему одним из свойств сверхпроводников является выталкивание магнитного поля из области сверхпроводящей фазы?
Цитата:
магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «видит» магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, — что и вызывает левитацию.

2)Как именно видит? И почему это вызывает левитацию?
Цитата:
при охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.

3) Почему это происходит? И вследствие чего "вытесняется" магнитное поле из его объема? Буду благодарен за подробное объяснение.(Не смог найти более подходящий материал, так как он объясняется или слишком сжато или упирается на серьезное знание физики, что у меня пока отсутствует.)

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение10.01.2016, 22:31 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- опишите, что конкретно Вам непонятно.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение11.01.2016, 19:42 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

 Профиль  
                  
 
 Re: Эффект Мейснера и «Гроб Магомета».
Сообщение11.01.2016, 21:55 
Заслуженный участник


29/09/14
1249
Без серьёзного знания физики не получится подробного объяснения; потому что свойства сверхпроводящего состояния подробно объясняются только квантовой теорией, а это весьма серьёзная, объёмистая наука.

Но если совсем кратко говорить, то сверхпроводящее сплошное тело (для простоты пусть речь о сверхпроводнике 1-го рода), внесённое во внешнее магнитное поле, по своему поведению "похоже" на однослойную проволочную катушку с электрическим током (соленоид).

Другими словами, в тонком поверхностном слое внутри сверхпроводящего тела, внесённого во внешнее магнитное поле, сами собой возникают и затем постоянно текут без затухания круговые электрические токи; они имеют квантовомеханическое происхождение: обусловлены тем, что электроны во всём сверхпроводящем теле образуют единый квантовый объект - "сверхтекучий конденсат"; толщина слоя с током по порядку величины определяется так называемой глубиной проникновения и обычно мала по сравнению с размерами тела.

Величина и направление этого поверхностного тока автоматически устанавливаются такими, что создаваемое этим током магнитное поле в толще тела направлено противоположно тому внешнему полю, которое было бы в этом месте пространства в отсутствие тела, а по абсолютной величине оба поля равны - и вот поэтому оба поля взаимно компенсируются: суммарное магнитное поле в толще тела равно нулю. При этом снаружи тела оба поля оказываются, конечно же, сонаправленными. И результирующая картинка выглядит так, как будто магнитное поле "вытолкнулось" изнутри тела наружу.

Если сверхпроводящее тело поместить вдали от источника внешнего магнитного поля, так что внешнее поле будет практически равно нулю в данном месте пространства, то и поверхностный ток в теле будет равен нулю. Если же мы станем вдвигать тело в область, занятую внешним магнитным полем, то появится и будет увеличиваться упомянутый поверхностный ток (его называют "мейсснеровским"); он взаимодействует с внешним полем так, что тело как бы "сопротивляется" внесению его в магнитное поле - т.е. тело испытывает отталкивание от области пространства, занятой внешним магнитным полем. Магнит, создающий внешнее поле, при этом, конечно, тоже отталкивается от сверхпроводящего тела.

Вот подобное отталкивание и лежит в основе демонстрационных опытов: удаётся либо лёгкий магнит расположить над сверхпроводящим "блюдцем", либо сверхпроводящее тело поместить над магнитом без всякой опоры.

В сверхпроводниках 2-го рода картина проникновения магнитного поля в сверхпроводящее тело и распределения незатухающих токов более сложная - там возникают так называемые вихри Абрикосова. В структурно разупорядоченных материалах, таких как сверхпроводящие керамики, вихри Абрикосова искривляются и пиннингуются (укрепляются) на структурных дефектах, на множественных межзёренных границах. Распределение поля и тока автоматически устанавливается такое, что энергия системы имеет локальный минимум по отношению к "малым шевелениям" тела относительно магнита. В этом случае возможна даже более забавная демонстрация: при попытке сблизить магнит со сверхпроводящим телом они отталкиваются друг от друга, а при попытке раздвинуть их - притягиваются (как будто между ними есть невидимые пружины):

https://www.youtube.com/watch?v=lrvNKsLmHvU
(в этом видео чёрный "кирпичик" - сверхпроводящая керамика).

А здесь сверхпроводник летает над (и под) магнитами:
https://www.youtube.com/watch?v=Ws6AAhTw7RA

 Профиль  
                  
 
 Re: Эффект Мейснера и «Гроб Магомета».
Сообщение12.01.2016, 13:32 


16/12/15

100
Мне кажется, что сверхпроводник в данном контексте достаточно рассмотреть как обычный замкнутый проводник в пределе нулевого сопротивления. При приближении к проводнику магнита в нем наводятся индукционные токи, которые по правилу Ленца стремятся сохранить поток поля через проводник постоянным. Для обычного проводника это полностью не удается, а вот у сверхпроводника получается - поле из него "выталкивается".

 Профиль  
                  
 
 Re: Эффект Мейснера и «Гроб Магомета».
Сообщение12.01.2016, 17:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
peripatetik в сообщении #1090129 писал(а):
Мне кажется, что сверхпроводник в данном контексте достаточно рассмотреть как обычный замкнутый проводник в пределе нулевого сопротивления.

Может быть, и можно, но при очень большой аккуратности и глубоком понимании нюансов. Так что, стоит ли?

 Профиль  
                  
 
 Re: Эффект Мейснера и «Гроб Магомета».
Сообщение12.01.2016, 23:01 
Аватара пользователя


17/10/15
110
Cos(x-pi/2)
Большое спасибо за такой содержательный и полный ответ!)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 7 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group