Разделы презентаций


Сверхпроводники в магнитном поле

Содержание

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмВнутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция 11,12
Сверхпроводники в магнитном поле

Лекция 11,12Сверхпроводники в магнитном поле

Слайд 2Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм

Внутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмВнутри массивного СП: В=0, χ=-1/4π

Слайд 3Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм

Включим Н. Угол отклонения Г равен:

ϕ~q=

= =

~Ф=BS




q-заряд, протекший через гальванометр, I-ток через гальванометр,
ε-ЭДС, Ф-магнитный поток через измерительную катушку L, S-площадь (nSсредн) катушки L, n-число витков катушки L

Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмВключим Н. Угол отклонения Г равен:ϕ~q=    =

Слайд 4Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм




Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм

Слайд 5Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизм




Картина распределения поля и токов.
1) В

поле Н возникает экранирующий поверхностный ток В=0.
2) Вне СП Нвнеш=Ввнеш

(т.к. μ=1)=Н+Нs. Где Н-поле соленоида, Нs-поле, создаваемое поверхностными
токами (js).
Всё это эквивалентно картине В=Н+4πМ с М=-(1/4π)Н.
3) Поверхностные токи!
Эффект Мейснера-Оксенфельда или идеальный диамагнетизмКартина распределения поля и токов.	1) В поле Н возникает экранирующий поверхностный ток В=0.	2)

Слайд 6Магнитные свойства сверхпроводников



Магнитная индукция

Магнитные свойства сверхпроводниковМагнитная индукция

Слайд 7Магнитные свойства сверхпроводников



Намагниченность

Магнитные свойства сверхпроводниковНамагниченность

Слайд 8Магнитные свойства сверхпроводников



Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Слайд 9Магнитные свойства сверхпроводников



Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты
1) Нет четкого Нс («разные

фазы»).
2) Необратимость (гистерезис).
3) Остаточный магнитный поток (или В) при Н=0.

Неполный эффект Мейснера.
4) Остаточная намагниченность = захваченный или «замороженный» магнитный поток
Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты1) Нет четкого Нс («разные фазы»).2) Необратимость (гистерезис).3) Остаточный магнитный поток (или

Слайд 10Магнитные свойства сверхпроводников



Неидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Магнитные свойства сверхпроводниковНеидеальный образец.→Неоднородности, примеси, дефекты

Слайд 11Измерения намагниченности М сверхпроводника



Выдергивание образца из катушки в поле Н
Отклонение

гальванометра ϕ~ΔФ~M. Здесь ΔФ – изменение потока в катушке

Измерения намагниченности М сверхпроводникаВыдергивание образца из катушки в поле НОтклонение гальванометра ϕ~ΔФ~M. Здесь ΔФ – изменение потока

Слайд 12Измерения намагниченности М сверхпроводника



Обычно встречные катушки
ϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра

в 2 раза больше

Измерения намагниченности М сверхпроводникаОбычно встречные катушкиϕ~ΔФ~2M. ЭДС складываются, отброс гальванометра в 2 раза больше

Слайд 13Измерения намагниченности М сверхпроводника



Интегрирующий метод
Меняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен.
Интегратор

дает на выходе Vвых~

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методМеняется внешнее поле H(t). Образец неподвижен.Интегратор дает на выходе Vвых~

Слайд 14Измерения намагниченности М сверхпроводника



Интегрирующий метод

Пример простейшего интегратора:
Напряжения (сигналы) на входе

и выходе:

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методПример простейшего интегратора:Напряжения (сигналы) на входе и выходе:

Слайд 15Измерения намагниченности М сверхпроводника



Интегрирующий метод

ЭДС ε на входе интегратора:
ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt.

Считается SA=SB=S,

μ=1.

После интегратора V~ ~M

Измерения намагниченности М сверхпроводникаИнтегрирующий методЭДС ε на входе интегратора:ε=εА-εВ=-(1/с){dФА/dt-dФB/dt}-(S/c){d(H+4πM)/dt-dH/dt}=-(4πS/c)dM/dt.Считается SA=SB=S, μ=1.После интегратора V~

Слайд 16Зависимость λ от Т





В теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов

ns~ns(0) (1-T/Tc), т.е. λБКШ=λБКШ(Т)·(1–T/Tc)-1/2
На эксперименте λexp:
λexp=λ(0)·[1–(T/Tc)4]-1/4.
При Т→Тс
λexp~(1–T/Tc)-1/2,
т.е. согласуется

с БКШ
Зависимость λ от ТВ теории БКШ при Т→Тс концентрация электронов ns~ns(0) (1-T/Tc), т.е. λБКШ=λБКШ(Т)·(1–T/Tc)-1/2На эксперименте λexp:λexp=λ(0)·[1–(T/Tc)4]-1/4. При

Слайд 17Зависимость λ от Т





Методы измерения λ
1) Наблюдение прямого проникновения поля

через тонкую пленку с d≤λ.
2) Измерение резонансной частоты объемного

резонатора из сверхпроводника

С Т меняется глубина проникновения поля, т.е. эффективный размер полости резонатора, т.е. его частота

3) Измерение частоты LC-генератора, в котором в качестве индуктивности L используется катушка со СП сердечником

Зависимость λ от ТМетоды измерения λ1) Наблюдение прямого проникновения поля через тонкую пленку с d≤λ. 2) Измерение

Слайд 18Зависимость глубины проникновения λ в СП от длины свободного пробега

носителей заряда l (т.е. от чистоты материала)





Зависимость глубины проникновения λ в СП от длины свободного пробега носителей заряда l (т.е. от чистоты материала)

Слайд 19




Зависимость λ от l
длина когерентности ξ («размер пары») зависит от

чистоты материала
А глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник:
λ(l)=λ∞ .
Здесь λ∞=λ(l=∞).

Хорошее согласие с экспериментом


Зависимость λ от lдлина когерентности ξ («размер пары») зависит от чистоты материалаА глубина проникновения магнитного поля в

Слайд 20




Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок

Здесь Н=Н||, d~λ.

При уменьшении d поле все больше проникает в пленку
Эксперимент: Нспленки>Нсмассив

при d<λ
Глубина проникновения поля в СП для тонких пленокЗдесь Н=Н||, d~λ. При уменьшении d поле все больше проникает

Слайд 21




Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок

Gs(H)=Gs(0)− (1)

Если

M=-(1/4π)H→массивный СП, то из (1) получим
Gs(H)=Gs(0)+Н2/8π (2)
Здесь член Н2/8π - энергия

экранирующих токов и вытесненного поля.
 
Вспомним, что Gn(H)=Gn(0)=Gs(0)+Hc2/8π
Gn не зависит от Н при отсутствии парамагнетизма.
Это основное уравнение термодинамики сверхпроводников.
 
Таким образом, при Н=Нс величина Gs достигает Gn


Глубина проникновения поля в СП для тонких пленокGs(H)=Gs(0)− 		 			(1)Если M=-(1/4π)H→массивный СП, то из (1) получим	Gs(H)=Gs(0)+Н2/8π					(2)Здесь член

Слайд 22




Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок


Глубина проникновения поля в СП для тонких пленок

Слайд 23




Промежуточное состояние


Коэффициент размагничивания
СП шар в поле H

силовых линий увеличена, т.е.
Нэф≡На>H
(из-за добавочных токов)
Записывают Нэф=Н-4πnMM это эквивалентно B=H+4πM.
Здесь nM

– коэффициент размагничивания (размагничивающий фактор).
M=-(1/4π)Hэф, т.е. Hэф=H/(1-nM).
В т.А nM = 1/3 сфера
½ провод ⊥ полю
0 провод || полю
Промежуточное состояниеКоэффициент размагничиванияСП шар в поле HH(из-за добавочных токов)Записывают Нэф=Н-4πnMM			это эквивалентно B=H+4πM.Здесь nM – коэффициент размагничивания (размагничивающий

Слайд 24




Промежуточное состояние


1) При Нс < Hэф < Hc/(1-nM) или (1-nM)Hc

H

быть N-состояние (поле >Hc).
Но весь шар не может перейти в N-состояние, мало среднее поле. Ведь если шар перейдет весь в N-состояние, то поле внутрь и H3) Произойдет расслоение на N и S области – домены
Промежуточное состояние1) При Нс < Hэф < Hc/(1-nM) или	(1-nM)Hc < H Hc).Но весь шар не может перейти

Слайд 25




Промежуточное состояние


Магнитный поток, проникающий в катушку:
Пунктир – ситуация для цилиндра

|| полю, когда nМ = 0

Промежуточное состояниеМагнитный поток, проникающий в катушку:Пунктир – ситуация для цилиндра || полю, когда nМ = 0

Слайд 26




Прямое наблюдение доменной структуры


Опыт Шальникова и Мешковского
У Bi очень сильная

зависимость R(H). Проволочка диаметром 30-50 мкм.
В СП области Н=0, В

N-области Н=Нс
Прямое наблюдение доменной структурыОпыт Шальникова и МешковскогоУ Bi очень сильная зависимость R(H). Проволочка диаметром 30-50 мкм.В СП

Слайд 27




Прямое наблюдение доменной структуры


Эффект Фарадея
Цезиевое стекло вращает плоскость поляризации света

в магнитном поле.
P – поляризатор (свет после него линейно поляризован,

колебания в одной плоскости), А≡Р – анализатор
Прямое наблюдение доменной структурыЭффект ФарадеяЦезиевое стекло вращает плоскость поляризации света в магнитном поле.P – поляризатор (свет после

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика