ається квантом магнітного потоку. Чим більше зовнішнє магнітне поле, тим більше таких ниток - циліндриків, а, отже, більше квантів магнітного потоку проникає в надпровідник. Тому магнітний потік в надпровіднику змінюється не безперервно, а стрибком дискретно. Зазвичай дискретність фізичних величин проявлятися в макросвіті. Там багато фізичні величини можуть приймати тільки певні значення, як кажуть у фізиці: величини квантіруются.
Інша річ - низькі температури. Поблизу абсолютного нуля, коли теплове рух не відіграє значної ролі, ми стикаємося з дивним явищем - закони квантової механіки починають працювати і в макроскопічних масштабах. Приклад тому - квантування магнітного поля в надпровіднику. Саме у вигляді квантів магнітні потоки - флюксоидов - магнітне поле проникає всередину надпровідника.
3.Свойства надпровідників.
Радість бачити і розуміти є
найпрекрасніший дар природи.
А. Ейнштейн
3.1. Нульове опір.
Коли ж зникає опір? Відповідь на це питання отримав Камерлінг-Оннес ще в 1914р. Він запропонував досить дотепний метод вимірювання опору. Схему експерименту виглядала досить просто (мал. 7). Котушку від свинцевого дроту опустили в кріостат - пристрій для проведення дослідів при низьких температурах. На початку досвіду ключ 1 був замкнутий, а 2 розімкнутий. Охолоджувана гелієм котушка знаходилася в надпровідного стану. При цьому струм, що йде по котушці, створював навколо неї магнітне поле, яке легко виявлялося по відхиленню магнітної стрілки, розташованої поза кріостата. Потім ключ 2 замикають, а ключ 1 розмикають, так що тепер надпровідна обведення виявилася замкнутою накоротко. Стрілка компаса, однак, залишалося відхиленою, що вказувало наявність струму в котушці, вже від'єднаній від джерела струму. Спостерігаючи за стрілкою протягом декількох годин (поки не іспаріться весь гелій з посудини), Оннес не помітив ані найменшої зміни у відхиленні стрілки. p> За результатами досвіду Оннес прийшов до висновку, що опір надпровідної свинцевої дроту щонайменше в 10 11 раз менше її опору в нормальному стані. Згодом проведення аналогічних дослідів, було встановлено, що час загасання струму перевищує багато роки, і з цього випливало, що питомий опір надпровідника менше ніж 10 -25 Ом В· м. Порівнявши це з питомим опором міді при кімнатній температурі 1,55 В· 10 -8 Ом В· м - різниця настільки величезна, що можна сміливо вважати: опір надпровідника дорівнює нулю. дійсно важко назвати іншу спостережувану і змінювану фізичну величину, яка зверталася б до такої ж В«круглий нульВ», як опір провідника при температурі нижче критичної.
Згадаймо відомий зі шкільного курсу фізики закон Джоуля - Ленца: при протіканні струму I по провіднику з опором R в ньому виділяється тепло. На це витрачається потужність P = I 2 R. Як ні мало опір металів, але часто і воно обмежує технічні можливості різних пристроїв. Нагріваються проводи, кабелі, машини, апарати, внаслідок цього мільйони кіловат електроенергії буквально викидаються на вітер. Нагрівання обмежує пропускну здатність електропередач, потужність електричних машин. Так зокрема йде справа і з електромагнітами. Отримання сильних магнітних полів вимагає великих струмів, що призводить до виділення колосальної кількості тепла в обмотках електромагніту. А ось надпровідна ланцюг залишається холодною, струм циркулюватиме НЕ затухаючи - опір дорівнює нулю, втрат електроенергії немає.
У 1913 році Камерлінг-Оннес пропонує побудувати потужний електромагніт з обмотками з надпровідного матеріалу. Такий магніт НЕ споживав би електроенергії, і з його допомогою можна було б отримувати надсильні магнітні поля. Якби так ...
Як тільки пробували пропускати по надпровідники значний струм, надпровідність зникала. Незабаром виявилося, що і слабке магнітне поле теж знищує надпровідність. Існування критичних значень температури, струму та магнітної індукції різко обмежувало практичні можливості надпровідників.
3.2 Надпровідники в магнітному полі.
Те, що в магнітному полі перевищує деяке порогове або критичне значення, надпровідність зникає, абсолютно безперечно. Навіть, якби якийсь метал втратив би опору при охолодженні, то він не може знову повернутися в нормальний стан, потрапивши в зовнішнє магнітне поле. При цьому у металу відновлюється приблизно теж опір, яке було у нього при температурі, що перевищує температуру Т до надпровідного переходу. Само критичне поле з магнітною індукцією В до залежить від температури: індукція дорівнює нулю при температурі Т = Т до і зростає при температурі прагне до нуля. Для багатьох металів залежність індукції В до від температури подібна, як видно з малюнка 8, а.
Малюнок 8, б можна розглядати як діаграму, де лінія залежності В (Т) для кожного металу розмежовує області різних фаз. Об...
