マイスナー効果|物理

マイスナー効果とは、物質を常伝導状態から超伝導状態に変化させる効果です。材料が、材料の内部からの磁場が爆発する特定の温度以下で呼び出されると、この材料は超伝導体に変換されます。この現象はマイスナー効果と呼ばれます。

材料が超伝導体に変化するのに必要な温度は、転移温度と呼ばれます。この遷移温度は絶対温度 (0 ケルビン) に近いです。この超伝導材料は電気抵抗がゼロです。マイスナー効果の主な重要性は磁気浮上です。これは、磁場以外のサポートなしで物体が吊り下げられるプロセスです。

超伝導状態

超伝導状態とは、物質の電気抵抗がゼロの状態です。この段階で、材料は電流の流れのすべての抵抗を失います。材料が転移温度以下に冷却されると、超伝導体に変化し、超伝導状態に到達します。水星は 4.1 ケルビン以下に冷却されると超伝導状態に達します。

ドイツの 2 人の物理学者であるヴァルターマイスナーとロバートオクセンフェルトは、1933 年にマイスナー効果の物理過程を発見しました。遷移温度。

転移温度よりも高い温度で磁場が印加されると、超伝導体はわずかな影響しか与えません。これらの磁場は、超伝導体をすばやく通過しました。転移温度までの温度の低い値では、磁場は超伝導体の内部から放出され、磁場が適用されると超伝導体のすべての側面で曲がります。

この磁場の爆発は、表面電流の抵抗流がないため、超伝導体内部で磁化が発生することです。これにより、適用された磁場と逆向きの磁化が生成され、超伝導体の周囲の磁場が中和されました。

物質が超伝導体になる状態をマイスナー状態といいます。磁場が規定値までさらに増加し、材料が通常の導体のように振る舞うと、マイスナー状態は崩壊します。この指定された磁場値は、臨界磁場として知られています。

転移温度以下の温度の値が減少するほど、臨界磁場の値は増加します。マイスナー状態は、電場の大きさが強すぎる場合にのみ分解できます。この内訳に基づいて、2 種類の超伝導体が形成される可能性があります。

タイプ I 超伝導体:この超伝導体は、超伝導性が急激に破壊されるまで磁場を排除します。その後、磁場が完全に浸透します。タイプ I 超伝導体の臨界値が低すぎます。

タイプ II 超伝導体:タイプ 2 超伝導体は、より低い臨界値に達するまで磁場全体を遮断します。超伝導体を貫く磁束量子が現れ始めています。このゾーンでは、金属はもはや超伝導体のままではありません。磁場の値がより高い臨界値まで増加すると、金属は超伝導体ではなくなります。このタイプの超伝導体は、電気抵抗率の高い材料で作られています。

マイスナー効果は、理想的な反磁性が超伝導状態の重要な特性であると言います。このステートメントは、磁場と磁場強度の関係で証明できます。

マイスナー効果は、超伝導体内部の磁場の値がゼロであることを示唆しています。

B=0

通常の状態での試料内部の磁気誘導は、次の式で与えられます。

B=o (H+I)

ここで、I は試料内部で発生する磁化、H は外部から印加される磁場です。

両方の式から、

0=o (H+I)

H=-I

H /I =-1=X

反磁性材料の感受率は -1 に等しいため、材料は理想的には反磁性です。

超伝導体の磁化率は -1 で、完全な反磁性を示します。この反磁性は、印加された磁場に抵抗する磁化を保持するため、超伝導体は磁場によって反発を受けます。

この斥力は、磁石の適用下での超伝導体の浮揚の主な理由です。この磁場が離れているか、超伝導体の温度が遷移温度を超えて上昇すると、磁化と表面電流が消え、浮上が停止します。

電気力学のマクスウェル方程式は、

E=-dB/dt

超伝導体の電場はゼロです。

0=-dB/dt

0=デシベル/dt

B=定数

マイスナーによれば、超伝導体内部の磁場はゼロですが、この場合、磁場は一定の値を持ち、ゼロには等しくありません.

マイスナー効果は、超伝導体の超伝導の分野で重要な役割を果たしています。新幹線やハイパーループの主要な概念である磁気浮上も、マイスナー効果の助けを借りて発見されています。マイスナー効果の重要性を以下に示します。

マイスナー効果は、臨界温度または転移温度以下に冷却されたときに、材料を通常の状態から超伝導状態に変換するのに役立つ磁場の排除について語っています。マイスナー効果の主な重要性は、超伝導と磁気浮上の分野にあります。