Meissner Etkisi: Türetme, Akı Planlamaya Karşı, Formül ve Uygulamaları

1933'te Alman fizikçiler Robert Ochsenfeld ve Walther Meißner, Meissner Etkisi olarak bilinen çığır açıcı bir keşif yaptılar. Araştırmaları, süper iletken kalay ve kurşun numunelerini çevreleyen manyetik alan dağılımının ölçülmesini içeriyordu. Ochsenfeld ve Meißner, bu numuneleri süperiletken geçiş sıcaklığının altına soğutup manyetik alana tabi tuttuktan sonra dikkate değer bir fenomeni gözlemlediler. Numunelerin dışındaki manyetik alan arttı, bu da manyetik alanın numunelerin içinden dışarı atıldığını gösteriyor. Bir süperiletkenin kendi içinde çok az veya hiç manyetik alan sergilemediği bu olguya Meissner durumu denir. Ancak bu durum, güçlü manyetik alanların etkisi altında bozulmaya karşı hassastır. Bu makale Meissner Etkisi, mekanizmaları ve pratik uygulamalarına genel bir bakış sunmaktadır.

Meissner Etkisi Nedir?

Meissner etkisi, manyetik alanın bir cisimden dışarı atılmasıdır. süper iletken Kritik bir sıcaklığın altına soğutulduğunda süperiletken duruma geçmesi sırasında. Bu manyetik alan çıkışı yakındaki bir mıknatısa direnecek ve uygulanan manyetik alan çok güçlü olduğunda Meissner durumu bozulacaktır.

Süperiletkenler, tip I ve tip II gibi bozulmanın nasıl gerçekleştiğine bağlı olarak iki sınıfta mevcuttur. Tip I, karbon nanotüpler ve niyobyum dışında en saf elementel süper iletkenlerdir; tip II ise neredeyse tamamı bileşik ve saf olmayan süper iletkenlerdir.

Süperiletkende Meissner Etkisi

Süperiletkenler kritik bir sıcaklığın altına soğutulduğunda manyetik alanı dışarı atarlar ve manyetik alanın içlerine girmesine izin vermezler, dolayısıyla süperiletkenlerdeki bu olay Meissner etkisi olarak bilinir.

Süper iletken bir malzeme kritik sıcaklığının altına soğutulduğunda süper iletken duruma geçer, böylece malzemenin elektronları adı verilen çiftleri oluşturur. Cooper çiftleri. Bu çiftler malzeme boyunca herhangi bir dirençle karşılaşmadan hareket ederler. Aynı zamanda malzeme, manyetik alanları itmek için ideal diyamanyetizma sergiliyor.

Bu itme, manyetik alan çizgilerinin süperiletkene yakın bir şekilde bükülmesine neden olarak malzemedeki dış manyetik alanı tam olarak iptal eden bir yüzey akımı oluşturmasına neden olabilir, böylece manyetik alan süperiletkenden verimli bir şekilde dışarı atılır ve Meissner etkisi meydana gelir.

Meissner etkisi örneği aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Bu Meissner durumu, manyetik alan sabit bir değerin üzerine çıktığında ve numune normal bir iletken gibi davrandığında bozulur.

Süperiletkenin normal durumuna geri döndüğü bu belirli manyetik alan değeri, Kritik Manyetik Alan olarak bilinir. Burada kritik manyetik alan değeri esas olarak sıcaklığa bağlıdır. Kritik sıcaklığın altındaki sıcaklık azaldığında kritik manyetik alan değeri artar. Aşağıdaki Meissner etkisi grafiği Kritik manyetik alandaki sıcaklıkla değişimi gösterir.

Türetme

Matematiksel bir sonuç sağlamak için kullanılan iki temel bilgi parçası Meissner Etkisinin türetilmesi şunlardır; enerjinin korunumu ilkesi ve manyetik alanlar ile elektrik akımları arasındaki temel ilişki. Elektromotor kuvvet, kapalı bir devre boyunca manyetik akı içindeki bir değişiklikle üretilen voltajdır. Kapalı bir devre içindeki Faraday İndüksiyon Yasasına dayanan EMF veya elektromotor kuvvet, manyetik alanın devre boyunca değişim hızıyla doğrudan orantılıdır. Böylece,

ε = -dΦ/dt

Yukarıdaki ilişkiyi kullanarak, bir malzemenin sıradan bir durumdan süperiletken bir duruma geçiş yaptığında, herhangi bir manyetik akının olduğu sonucuna varabiliriz. F' e Malzemenin orijinalinde var olanın değişmesi gerekir. Yani bu değişiklik bir elektromotor kuvvet oluşturacak ve malzeme yüzeyinde perdeleme akımları yaratacaktır. Akı içindeki bu değişime karşı direnç, Meissner Etkisini dış manyetik alanı çıkarmaya zorlayan şeydir.

Akı Sabitleme ve Meissner Etkisi

Akı sabitlemesi ile Meissner etkisi arasındaki temel farkları anlamak, süperiletken olgusunun anlayışını kesinlikle genişletir ve bize süperiletkenliğin zengin bir etkileşimli kuvvet ve maddenin istisnai koşulları olduğunu söyler. Flux Pinning ile Meissner Etkisi arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Küçük Süper İletkenlerde Paramanyetik Meissner Etkisi

Bu etki süperiletkenlerin en temel özelliğidir ve sıfır özdirenç anlamına gelir. Şu anda yapılan çeşitli deneyler, bazı süperiletken numunelerin paramanyetik Meissner etkisi olarak adlandırılan bir manyetik alanı çekebileceğini ortaya çıkarmıştır. Bu etki, bir süperiletkende çok sayıda akı kuantumunun dondurulduğu durumlarda, belirli bir alanın hemen üzerindeki tipik Meissner etkisinin yerini alan, manyetik alan için salınımlı bir fonksiyondur.

Paramanyetik durumun yarı kararlı olduğu bulundu ve Meissner koşulu dış gürültüyle eski haline getirildi. Yani paramanyetik Meissner etkisi yüzey süperiletkenliği ile ilişkilidir, dolayısıyla ortak bir süperiletken özelliği temsil eder. Sıcaklığın düşürülmesiyle süperiletken örtüdeki yüzeyin kritik alanında yakalanan akı, ilave akının yüzeye girmesine izin verilerek daha küçük bir hacme indirgenir.

Uygulamalar

Meissner etkisinin uygulamaları aşağıdakileri ekleyin.

• Bu, yaklaşan ulaşım teknolojilerini geliştirmek için Kuantum Kaldırma veya Kuantum Yakalamada ve ince manyetik değişiklikleri ölçmek için SQUID operasyonunda kullanılır.
• Bu etki manyetik kaldırmada kullanılır; bu, bir cismin manyetik alan dışında herhangi bir destek olmadan asılabileceği anlamına gelir.
• Bu Etkinin potansiyel uygulamaları temel olarak şunları içerir; manyetik olarak havaya kaldırılan nakliye araçları, düşük titreşimli takozlar, sürtünmesiz yataklar vb.
• Bu etki, süperiletkenlerde, hassas cihazları manyetik girişimden koruyan manyetik kalkanlar oluşturmak için kullanılır.
• Bu etki, manyetik rezonans görüntüleme ve parçacık hızlandırıcı uygulamaları için güçlü süper iletken mıknatısların yapılmasına olanak tanır.
• Bu, bilimsel araştırma, tıbbi görüntüleme, ulaşım vb. gibi etkileyici alanlarda kullanılır.

Seebeck etkisini kim keşfetti?

Seebeck etkisi, 1821 yılında Alman fizikçi “Thomas Johann Seebeck” tarafından keşfedildi.

Seebeck etkisi neden önemlidir?

Seebeck etkisi, çeşitli uygulamalar için elektrik enerjisi üretmek amacıyla sıcaklığın büyük hassasiyet ve hassasiyetle ölçülmesinde kullanışlıdır.

Seebeck etkisi nedir ve sıcaklığı ölçmek için nasıl kullanılır?

Seebeck etkisi, iki farklı elektrik iletkeni (veya) arasındaki sıcaklık değişiminin meydana geldiği bir olaydır. yarı iletkenler iki madde arasında voltaj eşitsizliği yaratır. İkisinden birine ısı sağlandığında iletkenler (veya) yarı iletkenler ve daha sonra ısıtılmış elektronlar daha soğuk iletken (veya) yarı iletkene akar. Sıcaklıktaki fark, Seebeck etkisi adı verilen bir EMF oluşturur.

Seebeck neden sıcaklıkla birlikte artıyor?

Seebeck katsayısı değeri ölçülen sıcaklık aralığının üzerinde pozitiftir, bu da p tipi performansı gösterir ve sıcaklık artışıyla birlikte yükselir. Yarı iletken performansını gösteren sıcaklık arttığında elektriksel iletkenlik artar.

Meissner etkisi nedir ve manyetik kaldırmada nasıl kullanılır?

Bu Etki, iyi iletkenlerin süperiletkenliğe dönüştüklerinde manyetik alanı uzak tutmasını sağlayarak manyetik kaldırmaya izin verir. İletken kritik sıcaklığının altına soğutulduğunda, kaldırma etkisi yaratmak için manyetik alanlar dışarı atılır.

Süperiletkenlerin mükemmel diyamanyetik malzemeler olduğunu gösteren Meissner etkisi nedir?

Meissner durumundaki süper iletkenler ideal diyamanyetizma (veya) süper diyamanyetizma gösterir; bu, süper iletkenin -1 manyetik duyarlılığa sahip olduğu anlamına gelir.

Böylece bu Meissner etkisine genel bakış türetilmesi, farklılıkları ve uygulamaları. Bu, manyetik alanın süperiletkenlerin kritik bir sıcaklığın altında süperiletken duruma geçişinden çıkarılmasıdır. Süperiletkenlik içindeki bu Etki, dış manyetik alanları etkisiz hale getirmek için bir karşı-manyetik alan yaratan yüzey elektrik akımı üretimini içerir. İşte size bir soru: Süperiletken nedir?