Was es zeigt:

Ein supraleitendes Material in Gegenwart eines externen Magnetfeldes schließt dieses Feld aus seinem Inneren aus. Dies wird durch Schweben eines Magneten über einem Hochtemperatur-Supraleiter gezeigt.

Wie es funktioniert:

Wir haben eine 25-mm-Scheibe aus keramischem Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBa2Cu3O7, auch allgemein als „YBCO“ bezeichnet), die über Flüssigstickstofftemperaturen (Tc = 90K) supraleitend wird. Mit einem kubischen Neodym-Magneten (4 mm pro Seite, 0,5 Gramm) können zwei Effekte gezeigt werden. Erstens der Meissner-Effekt selbst, indem der Magnet vor dem Abkühlen auf die Scheibe gelegt wird. Wenn die Scheibe über ihre Übergangstemperatur abkühlt, stößt sie den externen magnetischen Fluss aus und der Magnet beginnt zu schweben. Alternativ kühlen Sie die Scheibe so ab, dass sie supraleitend wird, und führen Sie dann den Magneten ein. Der äußere Fluss setzt im Supraleiter einen circuitalen Dauerstrom auf, dessen eigenes Feld den Magneten abstößt — das Ergebnis ist wiederum, dass der Magnet einige mm über der Oberfläche der Scheibe wippt. (In beiden Fällen sind die Details der Wechselwirkung zwischen Magnet und Supraleiter kompliziert und können von der klassischen Physik nicht vollständig erklärt werden.)

Schauen Sie sich dieses Video der Demo in Aktion an.

Einrichten:

Die supraleitende Scheibe sitzt im unteren 5-mm-Segment eines Styroporbechers, der selbst auf einem ganzen umgekehrten Becher ruht; dies ist gut isoliert und bietet einen weißen Hintergrund für die YBCO-Scheibe und den Neodym-Magneten. Legen Sie den Magneten auf die Scheibe. Der YBCO und der Magnet sollten nur mit einer Pinzette gehandhabt werden. Verwenden Sie eine Kamera mit Makroobjektiv, um eine Aufnahme des Inneren des Bechers zu erstellen. Langsam gießen die flüssigkeit stickstoff in die tasse, so dass es kaum taucht die disk; die YBCO wird übergang plötzlich zu supraleitenden nach über 10-15 sekunden, zu welcher zeit die magnet wird aufstieg über 7mm über die disc.

Dies ist ein kommerziell erhältlicher keramischer Supraleiter.1 Sergent-Welch und Cenco verkaufen auch Kits.

Meissner, R.W., Ochsenfeld, R., Naturwissenschaften 21, S.787 (1933)

Purcell, Edward und David Morin. Elektrizität und Magnetismus, Dritte Auflage. New York: Cambridge University Press, 2013. Druck.In:Tinkham, Michael. Einführung in die Supraleitung, Zweite Auflage. Mineola: Dover Publications, 2004. Druck.1 Colorado Superconductor Inc., Postfach 8223, Fort Collins, Colorado 80526, Vereinigte Staaten