ральній частині магнітне поле буде більше, ніж на поверхні дроту. Якщо на поверхні поле досягає свого критичного значення з індукцією Вк, то в центральній частини воно стає більше критичного і надпровідна серцевина повинна зменшити свій радіус. Цей процес буде продовжуватися до тих пір, поки радіус не звернувся до діаметр, тобто поки дріт не перейде в нормальне стан. Але вся дріт перейти в нормальний стан не може: поле досягло критичного значення лише на її поверхні. Тому, очевидно, при критичному струмі дріт не може бути ні повністю надпровідної, ні повністю нормальною. Надпровідник переходить в проміжний стан з чергуються надпровідними і нормальними шарами. Для цього проміжного стану був запропонований ряд моделей. Ф.Лондон, наприклад, запропонував, що при силі струму I> Ік проміжний стан зосереджується в серцевині, оточеній нормальної оболонкою (рис.3, а).
Пізніше була запропонована інша модель, згідно з якою чергування нормальних і надпровідних областей відбувається уздовж всієї дроту (Рис.3, б). Принаймні зростання струму надпровідні області все більше стискаються, поки нарешті не зникають повністю.
2.3. Ефект Мейснера.
У 1913р. німецькі фізики Мейснер і Оксенфельдом вирішили експериментально перевірити, як саме розподіляється магнітне поле навколо надпровідника. результат виявився несподіваним. Незалежно від умов проведення експерименту магнітне поле всередину провідника не проникає. Вражаючий факт полягав у тому, що надпровідник, охолоджений нижче критичної температури в постійному магнітному полі, мимовільно виштовхує це поле зі свого об'єму, переходячи в стан, при якому магнітна індукція В = 0, тобто стан ідеального діамагнетизму. Це явище отримало назву ефекту Мейнер.
Багато хто вважає, що ефект Мейнер, є найбільш фундаментальним властивістю надпровідників. Дійсно, існування нульового опору неминуче випливає з цього ефекту. Адже поверхневі екранізує струми постійні в часі і не загасають в не вимірюється магнітному полі. У тонкому поверхневому шарі надпровідника ці струми створюють своє магнітне поле, суворо рівна і протилежна зовнішньому полю. У надпровіднику ці два зустрічних магнітних поля складаються так, що сумарна магнітне поле стає рівним нулю, хоча доданки поля існують спільно, тому й говорять про ефекті В«виштовхуванняВ» зовнішнього магнітного поля з надпровідника.
Підрахували, що при переході металу з нормального стану в надпровідний виробляється деяка робота. Що, власне, є джерелом цієї роботи? Те, що у надпровідника енергія нижче, ніж у того ж металу в нормальному стані.
Ясно, що В«розкішВ» ефекту Мейснера надпровідник може собі дозволити за рахунок виграшу в енергії. Виштовхування магнітного поля буде мати місце до тих пір, поки пов'язане з цим явищем збільшення енергії компенсується більш ефективним її зменшенням, пов'язаним з переходом металу в надпровідний стан. У досить магнітних полях енергетично більш вигідним виявляється не надпровідний, а нормальний стан, в якому поле вільно проникає в зразок.
2.4. Глибина проникнення. Рівняння Лондонів.
У 1935р. фізики брати Лондони зробили спробу кількісного описи електричних і магнітних властивостей надпровідників. Запропоновані ними рівняння мають для надпровідників таке ж значення, яке має закон Ома для нормальних провідників. Для нормальних провідників щільність струму j пропорційна напруженості електричного поля Е: j = ПѓЕ (Пѓ - електропровідність). Застосуємо закон Ома (I = U/R) до однорідного провідника довжиною l і перетином S. Внаслідок симетрії форми провідника електричне поле в ньому має напруженість, рівну E = U/l, а щільність струму j = I/S. Підставляючи ці вирази в закон Ома, отримали El/Js = R, звідки j = E/ПЃ, де ПЃ-питомий опір провідника, рівне ПЃ = RS/l, а Пѓ = l/ПЃ - питома електропровідність. Зв'язок між щільністю струму і електричним чи магнітним полем для надпровідників дається двома рівняннями Лондонів. Перше рівняння описує ідеальну провідність: полі прискорює електрон, що рухається в середовищі без опору. Друге рівняння відображає ефект Мейснера. Воно описує загасання магнітного поля в тонкому поверхневому шарі надпровідника і тим самим немов руйнує представлення про ідеальний діамагнетизм.
Діамагнетизм надпровідників - це поверхневий ефект, магнітне поле не проникає в товщу зразка. Однак воно не може бути повністю виштовхнуте з усього об'єму металу, включаючи його поверхню. Інакше на поверхні магнітне поле стрибком зменшується до нуля. струмовий шар не мав б товщини, і щільність струму була б нескінченною, що фізично неможливо. Отже, магнітне поле хоч трохи, проникає в провідник. Саме в цьому тонкому приповерхневому шарі і протікають незатухаючі струми, які й екранізують від впливу зовнішнього магнітного поля області, віддалені від поверхні. Товщина цього шару, який отримав назву глибини проникнення поля О», є однією з найважливіш...
