Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations
what it shows:
suprajohtava materiaali ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa sulkee kyseisen kentän sen sisätiloista. Tämä osoitetaan levitoimalla magneetti Korkean lämpötilan suprajohteiden yläpuolelle.
Photo courtesy Clive Grainger
How it works:
meillä on 25 mm: n Kiekko keraamista yttriumbariumkuparioksidia (YBa2Cu3O7, myös yleisesti ”YBCO”), josta tulee suprajohtava nestemäisen typen lämpötilojen yläpuolella (Tc = 90K). Käyttämällä kuutiometriä neodyymimagneetti (4mm per puoli, 0,5 grammaa), kaksi vaikutusta voidaan osoittaa. Ensinnäkin Meissner-ilmiö itsessään, asettamalla magneetti levylle ennen jäähdytystä. Kun kiekko jäähtyy yli siirtymälämpötilansa, se karkottaa ulkoisen magneettivuon ja magneetti alkaa levitoida. Vaihtoehtoisesti jäähdytetään levy niin, että siitä tulee suprajohtava, sitten käyttöön magneetti. Ulkoinen vuo muodostaa suprajohteeseen virtapiirin, jonka oma kenttä hylkii magneettia—tuloksena taas on, että magneetti keikkuu muutaman millimetrin korkeudella kiekon pinnasta. (Molemmissa tapauksissa magneetin ja suprajohteiden välisen vuorovaikutuksen yksityiskohdat ovat monimutkaisia, eikä niitä voida täysin selittää klassisella fysiikalla.)
Katso video demosta toiminnassa.
sen asentaminen:
suprajohtava levy istuu Styroksikuppikupin alimmassa 5mm segmentissä, joka itse lepää kokonaisen ylösalaisin olevan kupin päällä; tämä on hyvin eristetty sekä tarjoaa valkoinen tausta YBCO levy ja neodyymi magneetti. Aseta magneetti levylle. Ybco: ta ja magneettia tulee käsitellä vain pinseteillä. Käytä kameraa, jossa on makro-objektiivi, säveltämään kuva kupin sisätiloista. Hitaasti kaada nestemäinen typpi kuppiin niin, että se tuskin upottaa levyn; YBCO siirtyy yhtäkkiä suprajohtavaan noin 10-15 sekunnin kuluttua, jolloin magneetti nousee noin 7mm levyn yläpuolelle.
Tämä on kaupallisesti saatavilla oleva keraaminen suprajohde.1 Sergent-Welch ja Cenco myyvät myös sarjoja.
Meissner, R. W., Ochsenfeld, R., Naturwissenschaften 21, s.787 (1933)
Purcell, Edward ja David Morin. Sähkö ja magnetismi, kolmas painos. New York: Cambridge University Press, 2013. Tulostaa.
Tinkham, Michael. Introduction to Superconductivity, toinen painos. Mineola: Dover Publications, 2004. Tulostaa.
1 Colorado Superconductor Inc. Box 8223, Fort Collins, Colorado 80526