حالة ميسنر. تأثير مايسنر وتطبيقه العملي

تفسير مادي

عندما يتم تبريد موصل فائق في مجال مغناطيسي خارجي ثابت ، في لحظة الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق ، يتم إزاحة المجال المغناطيسي تمامًا من حجمه. هذا يميز الموصل الفائق عن الموصل المثالي ، حيث عندما تنخفض المقاومة إلى الصفر ، يجب أن يظل تحريض المجال المغناطيسي في الحجم دون تغيير.

يتيح لنا عدم وجود مجال مغناطيسي في حجم الموصل أن نستنتج من القوانين العامة للمجال المغناطيسي أن التيار السطحي فقط موجود فيه. إنه حقيقي ماديًا وبالتالي يحتل طبقة رقيقة بالقرب من السطح. يدمر المجال المغناطيسي للتيار المجال المغناطيسي الخارجي داخل الموصل الفائق. في هذا الصدد ، يتصرف الموصل الفائق بشكل رسمي مثل مغناطيس مثالي. ومع ذلك ، فهي ليست مغناطيسية ، لأن المغنطة بداخلها تساوي صفرًا.

لا يمكن تفسير تأثير مايسنر من خلال الموصلية اللانهائية وحدها. لأول مرة ، أوضح الأخوان فريتز وهاينز لندن طبيعته باستخدام معادلة لندن. أظهروا أن المجال يخترق موصلًا فائقًا إلى عمق ثابت من السطح ، عمق اختراق لندن للمجال المغناطيسي. للمعادن µ م.

النوع الأول والثاني من الموصلات الفائقة

المواد النقية التي تُلاحظ فيها ظاهرة الموصلية الفائقة ليست عديدة. في كثير من الأحيان ، تحدث الموصلية الفائقة في السبائك. بالنسبة للمواد النقية ، يحدث تأثير Meissner الكامل ، بينما بالنسبة للسبائك لا يوجد طرد كامل للمجال المغناطيسي من الحجم (تأثير Meissner الجزئي). المواد التي تظهر تأثير مايسنر الكامل تسمى الموصلات الفائقة من النوع الأول ، وتسمى المواد الجزئية الموصلات الفائقة من النوع الثاني.

تحتوي الموصلات الفائقة من النوع الثاني في الحجم على تيارات دائرية تخلق مجالًا مغناطيسيًا ، والذي ، مع ذلك ، لا يملأ الحجم بالكامل ، بل يتم توزيعه فيه على شكل خيوط منفصلة. أما المقاومة فتساوي صفرًا كما في الموصلات الفائقة من النوع الأول.

"نعش محمد"

"نعش محمد" تجربة توضح هذا التأثير في الموصلات الفائقة.

أصل الاسم

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "تأثير مايسنر" في القواميس الأخرى:

تأثير مايسنر- Meisnerio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. تأثير مايسنر vok. تأثير مايسنر ، م ؛ Meißner Ochsenfeld Effekt، M. rus. تأثير مايسنر ، برانك م. تأثير مايسنر ، م… Fizikos terminų žodynas

تأثير Meissner-Ochsenfeld- ظاهرة تلاشي الحث المغناطيسي في أعماق موصل فائق هائل ... القاموس التوضيحي للمصطلحات البوليتكنيك

إزاحة المجال المغناطيسي من موصل معدني أثناء انتقاله إلى حالة التوصيل الفائق ؛ تم اكتشافه عام 1933 من قبل الفيزيائيين الألمان دبليو ميسنر ور. * * * تأثير مايزنر مفعول مايزنر ، قمع ... ... قاموس موسوعي

رسم تخطيطي لتأثير مايسنر. تظهر خطوط المجال المغناطيسي وإزاحتها من موصل فائق تحت درجة حرارته الحرجة. تأثير مايسنر هو الإزاحة الكاملة للحقل المغناطيسي من المادة أثناء الانتقال إلى حالة الموصلية الفائقة .... ويكيبيديا

الإزاحة الكاملة للمغناطيس. الحقول المعدنية. موصل عندما يصبح الأخير فائق التوصيل (عندما تنخفض درجة الحرارة وشدة المجال المغناطيسي إلى ما دون القيمة الحرجة Hc). أنا. لاحظه لأول مرة. الفيزيائيان دبليو ميسنر ور. ... ... موسوعة فيزيائية

تأثير ميسنر ، إزاحة مجال مغناطيسي من مادة أثناء انتقالها إلى حالة فائقة التوصيل (انظر الموصلية الفائقة). اكتشفها الفيزيائيان الألمان دبليو ميسنر ور. أوكسنفيلد في عام 1933 ... الموسوعة الحديثة

إزاحة المجال المغناطيسي من المادة أثناء انتقالها إلى حالة التوصيل الفائق ؛ اكتشف في عام 1933 من قبل الفيزيائيين الألمان W. Meisner و R. Ochsenfeld ... قاموس موسوعي كبير

تأثير مايسنر- تأثير ميسنر ، طرد مجال مغناطيسي من مادة أثناء انتقالها إلى حالة الموصلية الفائقة (انظر الموصلية الفائقة). اكتشفها الفيزيائيان الألمان دبليو ميسنر وأكسنفيلد عام 1933. ... قاموس موسوعي مصور

الإزاحة الكاملة للحقل المغناطيسي من موصل معدني عندما يصبح الأخير فائق التوصيل (عندما تكون شدة المجال المغناطيسي المطبقة أقل من القيمة الحرجة Hk). أنا. لوحظ لأول مرة في عام 1933 من قبل الفيزيائيين الألمان ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى

كتب

• مقالاتي العلمية الكتاب الثاني: طريقة مصفوفة الكثافة في نظريات الكم من السيولة الفائقة والأسلاك الفائقة ، بونداريف بوريس فلاديميروفيتش. يحتوي هذا الكتاب على مقالات تم فيها تقديم نظريات كمومية جديدة عن السيولة الفائقة والموصلية الفائقة بطريقة مصفوفات الكثافة. في المقال الأول ، تم تطوير نظرية السيولة الفائقة ، في ...

يتكون تأثير Meissner أو تأثير Meissner-Ochsenfeld من إزاحة المجال المغناطيسي من حجم الموصل الفائق أثناء انتقاله إلى حالة التوصيل الفائق. تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1933 من قبل الفيزيائيين الألمان والتر ميسنر وروبرت أوكسنفيلد ، اللذين قاما بقياس توزيع المجال المغناطيسي خارج عينات فائقة التوصيل من القصدير والرصاص.

في التجربة ، تم تبريد الموصلات الفائقة ، في ظل وجود مجال مغناطيسي مطبق ، إلى ما دون درجة حرارة الانتقال فائقة التوصيل ، وتم إبطال المجال المغناطيسي الداخلي بأكمله تقريبًا للعينات. تم اكتشاف التأثير من قبل العلماء بشكل غير مباشر فقط ، حيث تم الحفاظ على التدفق المغناطيسي للموصل الفائق: عندما ينخفض ​​المجال المغناطيسي داخل العينة ، يزداد المجال المغناطيسي الخارجي.

وبهذه الطريقة ، أظهرت التجربة بوضوح لأول مرة أن الموصلات الفائقة لم تكن مجرد موصلات مثالية ، ولكنها أظهرت أيضًا خاصية تعريفية فريدة لحالة التوصيل الفائق. يتم تحديد القدرة على التأثير على إزاحة المجال المغناطيسي من خلال طبيعة التوازن المتكون من خلال التحييد داخل خلية الوحدة للموصل الفائق.

يُعتقد أن الموصل الفائق مع مجال مغناطيسي ضعيف أو لا يوجد مجال مغناطيسي على الإطلاق في حالة Meissner. لكن حالة Meissner تنكسر عندما يكون المجال المغناطيسي المطبق قويًا جدًا.

تجدر الإشارة هنا إلى أنه يمكن تقسيم الموصلات الفائقة إلى فئتين اعتمادًا على كيفية حدوث هذا الانتهاك.في الموصلات الفائقة من النوع الأول ، تنكسر الموصلية الفائقة بشكل كبير عندما تصبح قوة المجال المغناطيسي المطبق أعلى من القيمة الحرجة Hc.

اعتمادًا على هندسة العينة ، من الممكن الحصول على حالة وسيطة مشابهة لنمط رائع لمناطق من مادة عادية تحمل مجالًا مغناطيسيًا ممزوجًا بمناطق من مادة فائقة التوصيل حيث لا يوجد مجال مغناطيسي.

في الموصلات الفائقة من النوع الثاني ، تؤدي زيادة قوة المجال المغناطيسي المطبق إلى القيمة الحرجة الأولى Hc1 إلى حالة مختلطة (تُعرف أيضًا باسم حالة دوامة) ، حيث يخترق المزيد والمزيد من التدفق المغناطيسي المادة ، ولكن مقاومة التيار الكهربائي ، إذا لم يكن هذا التيار كبيرًا جدًا ، فلا يبقى.

عند قيمة القوة الحرجة الثانية Hc2 ، يتم تدمير حالة التوصيل الفائق. تحدث الحالة المختلطة بسبب الدوامات الموجودة في سائل الإلكترون الفائق ، والتي تسمى أحيانًا fluxons (كمية التدفق المغنطيسي) ، نظرًا لأن التدفق الذي تحمله هذه الدوامات يكون كميًا.

أنقى الموصلات الفائقة الأولية ، باستثناء النيوبيوم والأنابيب النانوية الكربونية ، هي موصلات فائقة من النوع الأول ، في حين أن معظم الموصلات الفائقة والشوائب المعقدة هي موصلات فائقة من النوع الثاني.

من الناحية الظاهرية ، أوضح الأخوان فريتز وهاينز لندن تأثير مايسنر ، اللذين أظهروا أن الطاقة الكهرومغناطيسية المجانية للموصل الفائق يتم تقليلها إلى أدنى حد في ظل الشرط:

هذه الحالة تسمى معادلة لوندون. إنه يتنبأ بأن المجال المغناطيسي في الموصل الفائق يتحلل بشكل كبير من أي قيمة لديه على السطح.

إذا تم تطبيق مجال مغناطيسي ضعيف ، فإن الموصل الفائق يزيح كل التدفق المغناطيسي تقريبًا. ويرجع ذلك إلى حدوث تيارات كهربائية بالقرب من سطحه. يعمل المجال المغناطيسي للتيارات السطحية على تحييد المجال المغناطيسي المطبق داخل حجم الموصل الفائق. نظرًا لأن إزاحة المجال أو إخماده لا يتغير بمرور الوقت ، فهذا يعني أن التيارات التي تخلق هذا التأثير (التيارات المباشرة) لا تتلاشى بمرور الوقت.

على سطح العينة داخل عمق لندن ، لا يكون المجال المغناطيسي غائبًا تمامًا. كل مادة فائقة التوصيل لها عمق اختراق المجال المغناطيسي الخاص بها.

أي موصل مثالي سيمنع أي تغيير في التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر سطحه بسبب الحث الكهرومغناطيسي العادي عند المقاومة الصفرية. لكن تأثير مايسنر يختلف عن هذه الظاهرة.

عندما يتم تبريد موصل عادي بطريقة تجعله فائق التوصيل في وجود مجال مغناطيسي مطبق بشكل دائم ، يتم إزاحة التدفق المغناطيسي أثناء هذا الانتقال. لا يمكن تفسير هذا التأثير من خلال الموصلية اللانهائية.

لا يُظهر التنسيب والرفع اللاحق للمغناطيس فوق مادة فائقة التوصيل بالفعل تأثير Meissner ، بينما يظهر تأثير Meissner إذا تم صد مغناطيس ثابت مبدئيًا لاحقًا من موصل فائق تم تبريده إلى درجة حرارة حرجة.

في حالة مايسنر ، تظهر الموصلات الفائقة نفاذية مغناطيسية مثالية أو مغناطيسية فائقة. هذا يعني أن إجمالي المجال المغناطيسي قريب جدًا من الصفر بداخلها ، ومسافة كبيرة من الداخل من السطح. القابلية المغناطيسية -1.

يتم تحديد نفاذية المغناطيسية عن طريق توليد مغنطة تلقائية للمادة ، والتي تكون معاكسة لاتجاه المجال المغناطيسي المطبق خارجيًا.لكن الأصل الأساسي للثانية المغناطيسية في الموصلات الفائقة والمواد العادية مختلف تمامًا.

في المواد العادية ، تحدث النفاذية المغناطيسية كنتيجة مباشرة للدوران المداري للإلكترونات حول نوى الذرة ، الناجم عن المجال الكهرومغناطيسي عند تطبيق مجال مغناطيسي خارجي. في الموصلات الفائقة ، ينشأ وهم ثنائية المغناطيسية المثالية من تيارات الغربلة المستمرة التي تتدفق عكسًا للحقل المطبق (تأثير مايسنر نفسه) ، وليس فقط بسبب الدوران المداري.

أدى اكتشاف تأثير مايسنر في عام 1935 إلى النظرية الظاهراتية للموصلية الفائقة من قبل فريتز وهاينز لندن. أوضحت هذه النظرية اختفاء المقاومة وتأثير مايسنر. جعل من الممكن إجراء أول تنبؤات نظرية حول الموصلية الفائقة.

ومع ذلك ، فإن هذه النظرية تشرح فقط الملاحظات التجريبية ، لكنها لم تسمح بتحديد الأصل العياني لخصائص الموصلية الفائقة. تم تنفيذ ذلك بنجاح لاحقًا ، في عام 1957 ، من خلال نظرية باردين-كوبر-شريفير ، والتي يتبعها عمق الاختراق وتأثير مايسنر. ومع ذلك ، يجادل بعض الفيزيائيين بأن نظرية باردين-كوبر-شريفير لا تفسر تأثير مايسنر.

يتم تطبيق تأثير Meissner وفقًا للمبدأ التالي. عندما تمر درجة حرارة مادة فائقة التوصيل عبر قيمة حرجة ، يتغير المجال المغناطيسي حولها بشكل كبير ، مما يؤدي إلى توليد نبضة EMF في ملف ملفوف حول هذه المادة. ومن خلال تغيير تيار ملف التحكم ، يمكنك التحكم في الحالة المغناطيسية للمادة. تُستخدم هذه الظاهرة لقياس المجالات المغناطيسية فائقة الدقة باستخدام أجهزة استشعار خاصة.

جهاز cryotron هو جهاز تبديل يعتمد على تأثير Meissner. من الناحية الهيكلية ، يتكون من اثنين من الموصلات الفائقة. يتم لف ملف من النيوبيوم حول قضيب التنتالوم ، والذي من خلاله يتدفق تيار التحكم.

مع زيادة تيار التحكم ، تزداد شدة المجال المغناطيسي ، ويمر التنتالوم من حالة الموصلية الفائقة إلى الحالة المعتادة. في هذه الحالة ، تتغير موصلية التنتالوم وتيار التشغيل في دائرة التحكم بطريقة غير خطية. على أساس الكريوترونات ، على سبيل المثال ، يتم إنشاء الصمامات الخاضعة للرقابة.

لوحظت هذه الظاهرة لأول مرة في عام 1933 من قبل الفيزيائيين الألمان Meisner و Oksenfeld. يعتمد تأثير مايسنر على ظاهرة الإزاحة الكاملة للمجال المغناطيسي من المادة أثناء الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق. يرتبط تفسير التأثير بالقيمة الصفرية الصارمة للمقاومة الكهربائية للموصلات الفائقة. تغلغل مجال مغناطيسي في موصل عادي يرتبط بتغيير في التدفق المغناطيسي ، والذي بدوره يخلق EMF تحريضي وتيارات مستحثة تمنع حدوث تغيير في التدفق المغناطيسي.

يخترق المجال المغناطيسي الموصل الفائق إلى عمق ، إزاحة المجال المغناطيسي من الموصل الفائق ، محددًا بالثابت ، يسمى ثابت لندن:

. (3.54)

أرز. 3.17 تخطيطي لتأثير مايسنر.

يوضح الشكل خطوط المجال المغناطيسي وإزاحتها من موصل فائق عند درجة حرارة أقل من الحرجة.

عندما تمر درجة الحرارة عبر القيمة الحرجة ، يتغير المجال المغناطيسي في الموصل الفائق بشكل حاد ، مما يؤدي إلى ظهور نبضة EMF في المحرِّض.

أرز. 3.18 مستشعر يطبق تأثير مايسنر.

تُستخدم هذه الظاهرة لقياس المجالات المغناطيسية فائقة الدقة لإنشاء كريوترونس(تبديل الأجهزة).

أرز. 3.19 تصميم وتعيين الكريوترون.

من الناحية الهيكلية ، يتكون الكريوترون من اثنين من الموصلات الفائقة. يتم لف ملف من النيوبيوم حول موصل التنتالوم ، والذي من خلاله يتدفق تيار التحكم. مع زيادة تيار التحكم ، تزداد شدة المجال المغناطيسي ، ويمر التنتالوم من حالة الموصلية الفائقة إلى الحالة المعتادة. في هذه الحالة ، تتغير موصلية التنتالوم بشكل حاد ، ويختفي تيار التشغيل في الدائرة عمليًا. على أساس الكريوترونات ، على سبيل المثال ، يتم إنشاء الصمامات الخاضعة للرقابة.

في عام 1933 ، اكتشف الفيزيائي الألماني والتر فريتز ميسنر ، مع زميله روبرت أوشسينفيلد ، التأثير ، الذي سمي لاحقًا باسمه. يكمن تأثير مايسنر في حقيقة أنه أثناء الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق ، هناك إزاحة كاملة للحقل المغناطيسي من حجم الموصل. يمكن ملاحظة ذلك بوضوح بمساعدة التجربة ، التي أُطلق عليها اسم "نعش محمد" (وفقًا للأسطورة ، كان نعش النبي محمد معلقًا في الهواء بدون دعم مادي). في هذا المقال ، سنتحدث عن تأثير مايسنر وتطبيقاته العملية المستقبلية والحالية.

في عام 1911 ، قام Heike Kamerling-Onnes باكتشاف مهم - الموصلية الفائقة. أثبت أنه إذا تم تبريد بعض المواد إلى درجة حرارة 20 كلفن ، فإنها لا تقاوم التيار الكهربائي. تعمل درجة الحرارة المنخفضة على "تهدئة" الاهتزازات العشوائية للذرات ، ولا تقابل الكهرباء أي مقاومة.

بعد هذا الاكتشاف ، بدأ سباق حقيقي في العثور على مواد لن تقاوم بدون تبريد ، على سبيل المثال ، في درجة حرارة الغرفة العادية. سيكون مثل هذا الموصل الفائق قادرًا على نقل الكهرباء عبر مسافات هائلة. الحقيقة هي أن خطوط الطاقة التقليدية تفقد قدرًا كبيرًا من التيار الكهربائي ، فقط بسبب المقاومة. في غضون ذلك ، يجري الفيزيائيون تجاربهم بمساعدة الموصلات الفائقة للتبريد. ومن أكثر التجارب شعبية عرض "تأثير مايسنر". هناك العديد من مقاطع الفيديو على الشبكة تظهر هذا التأثير. لقد نشرنا واحدة توضح هذا على أفضل وجه.

لإثبات تجربة رفع المغناطيس فوق موصل فائق ، تحتاج إلى أن تأخذ سيراميك فائق التوصيل عالي الحرارة ومغناطيس. يتم تبريد السيراميك بالنيتروجين إلى مستوى الموصلية الفائقة. يتصل بها تيار ويوضع مغناطيس في الأعلى. في حقول 0.001 T ، يتحرك المغناطيس لأعلى ويرتفع فوق الموصل الفائق.

يتم تفسير هذا التأثير من خلال حقيقة أنه عندما تمر مادة ما في الموصلية الفائقة ، يتم دفع المجال المغناطيسي خارج حجمها.

كيف يمكن تطبيق تأثير مايسنر عمليًا؟ ربما شاهد كل قارئ لهذا الموقع الكثير من أفلام الخيال العلمي التي تحوم فيها السيارات فوق الطريق. إذا كان من الممكن اختراع مادة ستتحول إلى موصل فائق عند درجة حرارة ، على سبيل المثال ، لا تقل عن +30 ، فلن يتحول هذا بعد الآن إلى خيال علمي.

ولكن ماذا عن القطارات السريعة التي تحوم أيضًا فوق خط السكة الحديد. نعم ، هم موجودون بالفعل. ولكن على عكس تأثير مايسنر ، هناك قوانين أخرى للفيزياء تعمل: تنافر الجوانب أحادية القطب للمغناطيس. لسوء الحظ ، لا تسمح التكلفة العالية للمغناطيس بنشر هذه التكنولوجيا على نطاق واسع. مع اختراع الموصل الفائق الذي لا يحتاج إلى التبريد ، ستصبح السيارات الطائرة حقيقة واقعة.

في غضون ذلك ، اعتمد السحرة تأثير مايسنر. اكتشفنا أحد هذه التمثيلات لك على شبكة الإنترنت. تظهر فرقة Exos حيلها. لا سحر ، فقط الفيزياء.

الإرتفاع هو التغلب على الجاذبية ، حيث يكون الموضوع أو الكائن في الفضاء بدون دعم. تأتي كلمة "levitation" من الكلمة اللاتينية Levitas ، والتي تعني "الخفة".

من الخطأ مساواة الطيران بالطيران ، لأن الأخير يقوم على مقاومة الهواء ، ولذلك تطير الطيور والحشرات وغيرها من الحيوانات ولا تحلق.

الإرتفاع في الفيزياء

يشير الإرتفاع في الفيزياء إلى الوضع المستقر للجسم في مجال الجاذبية ، بينما يجب ألا يلمس الجسم أشياء أخرى. ينطوي الإرتفاع على بعض الشروط الضرورية والصعبة:

• قوة قادرة على تعويض قوة الجاذبية وقوة الجاذبية.
• القوة القادرة على ضمان استقرار الجسم في الفضاء.

ويترتب على قانون جاوس أنه في مجال مغناطيسي ثابت ، لا تستطيع الأجسام أو الأجسام الثابتة التحليق. ومع ذلك ، إذا قمت بتغيير الظروف ، يمكنك تحقيق التحليق.

الإرتفاع الكمي

أصبح عامة الناس على دراية بالارتفاع الكمي لأول مرة في مارس 1991 ، عندما تم نشر صورة مثيرة للاهتمام في المجلة العلمية نيتشر. وقد أظهر مدير مختبر طوكيو لأبحاث الموصلية الفائقة ، دون تابسكوت ، واقفًا على صفيحة خزفية فائقة التوصيل ، ولم يكن هناك شيء بين الأرضية والصفيحة. اتضح أن الصورة حقيقية ، واللوحة ، التي تزن حوالي 120 كيلوغرامًا ، جنبًا إلى جنب مع المخرج الواقف عليها ، يمكن أن ترفع فوق الأرض بفضل تأثير الموصلية الفائقة ، المعروف باسم تأثير مايسنر-أوشينفيلد.

ارتفاع ديامغناطيسي

هذا هو اسم نوع الإقامة في حالة معلقة في المجال المغناطيسي لجسم يحتوي على الماء ، والذي هو في حد ذاته مغناطيس مغناطيسي ، أي مادة يمكن ذراتها أن تكون ممغنطة في اتجاه المجال الكهرومغناطيسي الرئيسي .

في عملية التحليق المغنطيسي ، يتم لعب الدور الرئيسي من خلال الخواص المغناطيسية للموصلات ، التي تغير ذراتها ، تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي ، بشكل طفيف معلمات حركة الإلكترونات في جزيئاتها ، مما يؤدي إلى ظهور مجال مغناطيسي ضعيف عكس الاتجاه الرئيسي. تأثير هذا المجال الكهرومغناطيسي الضعيف كافٍ للتغلب على الجاذبية.

لإثبات التحليق المغنطيسي ، أجرى العلماء تجارب متكررة على الحيوانات الصغيرة.

تم استخدام هذا النوع من التحليق في التجارب على الكائنات الحية. خلال التجارب في مجال مغناطيسي خارجي مع تحريض حوالي 17 تسلا ، تم تحقيق حالة معلقة (ارتفاع) من الضفادع والفئران.

وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، يمكن استخدام خواص المغناطيسات القطنية بالعكس ، أي لرفع مغناطيس في مجال مغناطيسي أو لتثبيته في مجال كهرومغناطيسي.

الإرتفاع النحاسي المغنطيسي مطابق في طبيعته للإرتفاع الكمومي. أي ، كما هو الحال مع تأثير مايسنر ، هناك إزاحة مطلقة للحقل المغناطيسي من مادة الموصل. الاختلاف الطفيف الوحيد هو أن هناك حاجة إلى مجال كهرومغناطيسي أقوى بكثير لتحقيق ارتفاع مغناطيسي ، ولكن ليس من الضروري على الإطلاق تبريد الموصلات من أجل تحقيق الموصلية الفائقة ، كما هو الحال مع الرفع الكمومي.

في المنزل ، يمكنك حتى إجراء العديد من التجارب على التحليق المغنطيسي ، على سبيل المثال ، إذا كان لديك لوحين من البزموت (وهو عبارة عن مغناطيس مغناطيسي) ، يمكنك ضبط مغناطيس مع تحريض منخفض ، حوالي 1 ت ، في حالة معلقة. بالإضافة إلى ذلك ، في المجال الكهرومغناطيسي مع تحريض 11 تسلا ، يمكن تثبيت مغناطيس صغير في حالة تعليق عن طريق ضبط موضعه بأصابعك ، مع عدم لمس المغناطيس على الإطلاق.

المغانط القطنية الشائعة هي تقريبًا جميع الغازات الخاملة والفوسفور والنيتروجين والسيليكون والهيدروجين والفضة والذهب والنحاس والزنك. حتى جسم الإنسان غير مغناطيسي في المجال المغناطيسي الكهرومغناطيسي الصحيح.

تحليق مغناطيسي

التحليق المغناطيسي طريقة فعالة لرفع جسم باستخدام مجال مغناطيسي. في هذه الحالة ، يتم استخدام الضغط المغناطيسي لتعويض الجاذبية والسقوط الحر.

وفقًا لنظرية إيرنشو ، من المستحيل الاحتفاظ بجسم في مجال الجاذبية بثبات. وهذا يعني أن التحليق في ظل هذه الظروف أمر مستحيل ، ولكن إذا أخذنا في الاعتبار آليات عمل المغناطيسات ، والتيارات الدوامية والموصلات الفائقة ، فيمكن تحقيق ارتفاع فعال.

إذا كان الرفع المغناطيسي يوفر دعمًا ميكانيكيًا للرفع ، فإن هذه الظاهرة تسمى الارتفاعات الزائفة.

تأثير مايسنر

تأثير مايسنر هو عملية الإزاحة المطلقة للمجال المغناطيسي من الحجم الكامل للموصل. يحدث هذا عادة أثناء انتقال الموصل إلى حالة التوصيل الفائق. هذا هو ما تختلف الموصلات الفائقة عن الموصلات المثالية - على الرغم من حقيقة أن كلاهما ليس له مقاومة ، فإن الحث المغناطيسي للموصلات المثالية يظل دون تغيير.

لأول مرة لوحظت هذه الظاهرة ووصفها في عام 1933 من قبل اثنين من الفيزيائيين الألمان - Meissner و Oksenfeld. هذا هو السبب في أن الارتفاعات الكمومية تسمى أحيانًا تأثير مايسنر-أوشينفيلد.

من القوانين العامة للمجال الكهرومغناطيسي ، يترتب على ذلك أنه في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي في حجم الموصل ، فإن التيار السطحي فقط موجود فيه ، والذي يشغل المساحة بالقرب من سطح الموصل الفائق. في ظل هذه الظروف ، يتصرف الموصل الفائق بنفس طريقة عمل المغناطيس ، بينما لا يكون كذلك.

ينقسم تأثير Meissner إلى كامل وجزئي ، اعتمادًا على جودة الموصلات الفائقة. يتم ملاحظة تأثير Meissner الكامل عندما يتم إزاحة المجال المغناطيسي تمامًا.

موصلات فائقة في درجات الحرارة العالية

هناك القليل من الموصلات الفائقة النقية في الطبيعة. معظم موادها فائقة التوصيل عبارة عن سبائك ، والتي غالبًا ما تظهر تأثير Meissner الجزئي فقط.

في الموصلات الفائقة ، القدرة على إزاحة المجال المغناطيسي تمامًا من حجمه هي التي تفصل المواد إلى موصلات فائقة من النوعين الأول والثاني. الموصلات الفائقة من النوع الأول هي مواد نقية ، مثل الزئبق والرصاص والقصدير ، قادرة على إظهار تأثير مايسنر الكامل حتى في المجالات المغناطيسية العالية. غالبًا ما تكون الموصلات الفائقة من النوع الثاني عبارة عن سبائك ، بالإضافة إلى السيراميك أو بعض المركبات العضوية ، والتي ، في ظل ظروف المجال المغناطيسي ذي الحث العالي ، قادرة فقط على إزاحة المجال المغناطيسي جزئيًا من حجمها. ومع ذلك ، في ظل ظروف تحريض المجال المغناطيسي المنخفض جدًا ، فإن جميع الموصلات الفائقة تقريبًا ، بما في ذلك النوع الثاني ، قادرة على التأثير الكامل لـ Meissner.

من المعروف أن عدة مئات من السبائك والمركبات والعديد من المواد النقية تتمتع بخصائص الموصلية الفائقة الكمومية.

تجربة "نعش محمد"

"نعش محمد" نوع من الحيلة في التحليق. كان هذا هو اسم التجربة ، والذي يوضح التأثير بوضوح.

وبحسب الأسطورة الإسلامية ، فإن نعش النبي ماغوميد عُلق في الهواء دون أي دعم أو دعم. هذا هو السبب في أن التجربة لها مثل هذا الاسم.

الشرح العلمي للتجربة

لا يمكن تحقيق الموصلية الفائقة إلا في درجات حرارة منخفضة جدًا ، لذلك يجب تبريد الموصل الفائق مسبقًا ، على سبيل المثال ، باستخدام غازات عالية الحرارة مثل الهيليوم السائل أو النيتروجين السائل.

ثم يتم وضع مغناطيس على سطح الموصل الفائق المبرد المسطح. حتى في الحقول ذات الحد الأدنى من الحث المغناطيسي الذي لا يتجاوز 0.001 تسلا ، يرتفع المغناطيس فوق سطح الموصل الفائق بحوالي 7-8 ملليمترات. إذا زادت شدة المجال المغناطيسي تدريجياً ، فإن المسافة بين سطح الموصل الفائق والمغناطيس ستزداد أكثر فأكثر.

سيستمر المغناطيس في الارتفاع حتى تتغير الظروف الخارجية ويفقد الموصل الفائق خصائصه فائقة التوصيل.