Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Водород, как альтернативное топливо.
Как известно наша планета богата энергоносителями, которые, вот уже не одну сотню лет, исправно служат человеку, делая его жизнь более комфортной. Но так же известно, что запасы полезных ископаемых, из которых получают эти энергоносители, с каждым годом всё уменьшаются, а их стоимость в связи с этим растёт, не говоря уже о загрязнении окружающей среды путём выброса в атмосферу продуктов сгорания. Далее...

Что такое критическое магнитное поле?

критическое магнитное поле

КРИТИЧЕСКОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ в сверхпроводниках - характерное значение напряжённости пост. магн. поля, превышение к-рого вызывает проникновение магн. поля с поверхности в глубь сверхпроводника на расстояния L, превышающие глубину проникновения магн. поля2538-33.jpg (см. Мейснера эффект ).К. м. п. зависит от темп-ры Т и свойств материала сверхпроводника.

В сверхпроводниках 1-го рода проникновение поля происходит в результате фазового перехода 1-го рода, а К. м. п. HC - это такая напряжённость магн. поля, при к-рой плотность магн. энергии равна разности плотностей свободных энергий Fn-Fs в нормальном (несверхпроводящем, Рn)и в сверхпроводящем (Fs)состояниях: (т. н. термодинамическое2538-34.jpg K. м. п.).

В зависимости от формы образца магн. поле может локально достигать на нек-рых участках поверхности образца значения Нc даже при напряжённости приложенного поля 2538-35.jpg В интервале приложенных полей от этой величины до Hс образец будет находиться в промежуточном состоянии, т. ё. в нём будут одновременно существовать сверхпроводящие и нормальные области (домены ).Напр., диапазон существования промежуточного состояния для шара:2538-36.jpgдля пластины в перпендикулярном магн. поле: 2538-37.jpg Значения Нс в сверхпроводящих металлах 2538-38.jpg (табл.).

Значения Hс при нулевой температуре (ОК) для некоторых металлов (сверхпроводников 1-го рода)

Металл

Zn

Cd

Al

Ga

In

Sn

Pb

нс, э

53

30

99

51

283

306

803

В сверхпроводниках 2-го рода различают три К. м. п.: HC1, HC2 и HС3 (рис.). При напряжённости, меньшей нижнего К. м. н. HC1, магн. поле не проникает в сверхпроводник на глубину, превышающую 2538-39.jpg При магн. поле проникает в сверхпроводник в 2538-40.jpg виде т. н. вихревых нитей (вихрей сверхпроводящего тока), причём внутри вихря сверхпроводимость подавлена (т. н. смешанное состояние). Каждый вихрь несёт квант магн. потока (см. Квантование магнитного потока ).При увеличении напряжённости магн. поля до верхнего К. м. п. Нс2концентрация вихревых нитей возрастает, при Н = HС2 сверхпроводимость в объёме образца разрушается. Следы сверхпроводимости сохраняются до напряжённости H = HС3 лишь вблизи поверхности образца до глубины порядка длины когерентности2538-42.jpg волновой ф-ции сверхпроводящих электронов (поверхностная сверхпроводимость).

2538-41.jpg

Фазовая диаграмма для сверхпроводника 2-го рода, имеющего форму длинного цилиндра. Нс - термодинамическое критическое поле, Тc- критическая температура.


Верхнее К. м. п. HC2 представляет собой значение H, ниже к-рого нормальное состояние неустойчиво относительно возникновения малых зародышей сверхпро-водящей фазы. Деление сверхпроводников на 1-й и 2-й род происходит в зависимости от отношения2538-43.jpg У сверхпроводников 2-го рода 2538-44.jpg Обычно нижнее К. м. п. HC1 заметно ниже Нc. В диапазоне2538-45.jpg возникновение сверхпроводимости не может приводить 2538-46.jpgк полному вытеснению магн. потока из образца, поскольку при полях2538-47.jpg полный эффект Мейснера энергетически невыгоден. В сверхпроводниках 1-го рода 2538-48.jpg и при уменьшении поля сначала достигается К. м. п. Нс, происходит фазовый переход 1-го рода и реализуется полный эффект Мейснера.

К. м. п. для сверхпроводников 2-го рода (обычно сплавов) сильно зависят от их хим. состава. Для сплавов 2538-49.jpg Hс2 может достигать2538-50.jpg и более. Напр., для V3Ga при Т=0 К значение HC1=2009, HС2=3*106 Э (в этом веществе Hс=6*103 Э). У оксидных высокотемпературных сверхпроводников (сверхпроводников 2-го рода) наблюдается высокая анизотропия К. м. п. и критического тока.

В образцах малых размеров (тонких плёнках, полосках и т. п. с поперечными размерами, сравнимыми с X) возникновение и разрушение сверхпроводимости в магн. поле непосредственно не связано с величиной термодинамич. К. м. п., а в зависимости от поперечных размеров образца может осуществляться путём фазового перехода как 1-го, так и 2-го рода.

Лит.: Де Жен П., Сверхпроводимость металлов и сплавов, пер. с англ., М., 1968. H. Б. Копнин.

  Предметный указатель