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Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations

それが示すもの:

外部磁場の存在下での超伝導材料は、その内部からその場を除外します。 これは、高温超伝導体の上に磁石を浮上させることによって示されています。

臨界温度以下に冷却されたイットリウムバリウム銅酸化物のサンプルは、永久磁石をその上に浮上させる。

写真提供クライブGrainger

それはどのように動作しますか:液体窒素温度(Tc=90K)以上で超伝導になるセラミックのイットリウムバリウム銅酸化物(Yba2Cu3O7、一般に”YBCO”とも呼ばれる)の25mmディスクがあります。 立方ネオジム磁石(側面あたり4mm、0.5グラム)を使用して、二つの効果を示すことができます。 まず、冷却する前にディスク上に磁石を配置することにより、マイスナー効果自体。 ディスクが転移温度を過ぎて冷却すると同時に、外的な磁束を排出し、磁石は浮揚し始めます。 あるいは、それが超伝導になるようにディスクを冷却し、磁石を導入する。 外部磁束は超伝導体に周期的な持続電流を設定し、その磁場は磁石を反発させます—その結果、磁石は円盤の表面より数mm上にボビングします。 (いずれの場合も、磁石と超伝導体との相互作用の詳細は複雑であり、古典物理学では完全に説明することはできません。)

アクションでデモのこのビデオをチェックしてください。

それを設定する:

超伝導ディスクは、発泡スチロールカップの底部5mmのセグメントに座っています。; これはybcoディスクおよびネオジムの磁石に白い背景幕を提供することと同様、よく絶縁される。 磁石をディスクに置きます。 YBCOおよび磁石はピンセットによってだけ扱われるべきです。 マクロレンズ付きのカメラを使用して、カップの内部のショットを構成します。 ゆっくりと液体窒素をカップに注ぎ、ディスクをほとんど浸漬させないようにします。YBCOは約10-15秒後に突然超伝導に移行し、その時点で磁石はディスクの上に約7mm上昇します。

これは市販のセラミック超伝導体です。1セルゲント-ウェルチとセンコもキットを販売しています。

Meissner,R.W.,Ochsenfeld,R.,Naturwissenschaften21,p.787(1933)

Purcell,Edward and David Morin. 電気と磁気、第三版。 ニューヨーク:ケンブリッジ大学出版局、2013。 印刷します。

ティンカム、マイケル。 超伝導入門、第二版。 2004年、ドーバー-パブリケーションズより発売された。 印刷します。

1コロラド超伝導体株式会社.,P.O.Box8223,Fort Collins,Colorado80526