Сверхпроводящее кольцо

Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменения. [c.152]

Нулевое сопротивление. При 7<7 сопротивление сверхпроводника равно нулю. Это означает, что если через сверхпроводящее кольцо пропустить ток и отключить это кольцо от источника, то ток сохраняется в кольце сколь угодно долго. Так, например, в сверхпроводящем кольце не наблюдалось ослабления тока в течение более чем двух лет вплоть до прекращения эксперимента. [c.263]

В этом разделе мы прежде всего опишем эксперименты, которые были поставлены с целью определения верхнего предела величины электрического сопротивления сверхпроводящей фазы, затем рассмотрим поведение тока в сверхпроводящем кольце и физику сверхпроводящих цепей. Далее мы обсудим магнитные свойства сверхпроводников, являющиеся следствием эффекта Мейснера. Большая часть всех экспериментов, сделанных с 1933 г., была посвящена исследованию явлений, так или иначе связанных с эффектом Мейснера. Раздел заканчивается обсуждением поведения электрического сопротивления при сверхпроводящем переходе, таблицей свойств известных сверхпроводящих элементов и кратким рассмотрением некоторых отдельных вопросов. [c.615]

Полный магнитный момент сверхпроводящего кольца складывается из момента, создаваемого током, и диамагнитного момента токов Мейснера. Если диаметр кольца значительно превышает диаметр проволоки, диамагнитный момент имеет значительно меньшую величину, чем момент, созданный незатухающим током. В результате магнитные свойства обусловливаются в основном незатухающими токами, так что поведение кольца определяется его начальным состоянием. [c.618]

Фиг. 7. Магнитный момент сверхпроводящего кольца, обусловленный незатухающим током (по данным Шенберга [194]).

Только поняв сложное поведение сверхпроводящего кольца, мы можем представить себе всю запутанность явлений в катушках, которые изучал Камерлинг-Оннес в своих первых работах. В этом случае нужно рассматривать магнитное взаимодействие большого числа сверхпроводящих витков, составляющих катушку. Решение этой задачи практически невозможно. [c.619]

Колебания тока в сверхпроводящем кольце. Если магнитный поток сквозь площадь, ограниченную сверхпроводящим кольцом, в результате изменения внешнего магнитного поля равномерно возрастает со временем, то по закону электромагнитной индукции Фарадея в кольце индуцируется сверхпроводящий ток, увеличивающийся со временем. При достижении плотностью тока критического значения сверхпроводимость разрушается и сверхпроводящий ток исчезает. Исчезновение тока создает условия для возникновения сверхпроводящего состояния. Продолжающее возрастать магнитное поле снова индуцирует возрастающий сверх проводящий ток, который при достижении критического значения ликвидирует сверхпроводимость, и т. д. Следует обратить внимание, что физическим содержанием закона электромагнитной индукции Фарадея является возникновение вихревого электрического поля в результате изменения магнитного поля. При росте с постоянной скоростью магнитного потока сквозь площадь, ограниченную сверхпроводящим кольцом, линии напряженности электрического поля являются окружностями, концентрическими с центром кольца. Напряженность электрического поля вдоль каждой линии постоянна. Поэтому можно сказать, что в рассмотренном выше явлении речь шла о протекании сверхпроводящего тока в постоянном электрическом поле, и окончательный результат сформулировать так [c.374]

Рассмотрим сверхпроводящее кольцо, включенное в цепь, по которой протекает ток I (рис. 145, й). Ток протекает через слабые связи без приложения внешнего напряжения на них при условии I < 2/q, где Jq-макси- [c.378]

Вот здесь-то и может пригодиться удивительное сверхпроводящее кольцо, по которому бесконечно, без потерь электроэнергии, будет циркулировать электрический ток. Расчеты говорят о том, что пиковые нагрузки, например всей энергосистемы европейской части СССР, могли бы покрываться за счет громадного сверхпроводящего кольца, в котором хранилась бы электроэнергия в миллиарды киловатт-часов. Кольцо это, внутренним диаметром в десятки метров, представляло бы собой громадную сверхпроводящую обмотку, в магнитном поле [c.159]

Если сверхпроводящее кольцо выполнено из массивного сверхпроводника толщиной больше глубины проникновения магн. поля, то, в силу Мейснера эффекта, В глубине сверхпроводника ток отсутствует и Vj=0. Следовательно, в массивном сверхпроводнике [c.265]

В. Рассмотрим сверхпроводящее кольцо, полагая Я = 0. В этом случае имеем первый интеграл [c.326]

Из открытого крана вода идет струей, из неплотно закрытого — каплями. Точно так же в сверхпроводящем кольце без сужения электрический ток не встречал бы никакого сопротивления, шел бы непрерывным потоком. А в переходе Джозефсона дают себя знать квантовые законы, то есть дискретность материи. [c.20]

К переходу Джозефсона прикладывается постоянное напряжение известного значения. Сверхпроводящее кольцо помещается в исследуемое магнитное поле. При плавном изменении интенсивности поля электрический ток и магнитный поток внутри кольца изменяются не плавно, а скачками, квантами. Значения всех крошечных квантов одинаковы, зависят они только от измеренного физиками с большой точностью отношения двух физических постоянных заряда электрона и постоянной Планка. Поэтому измерять кванты и не нужно. Достаточно подсчитывать их количество. [c.20]

Наиболее поразительное свойство сверхпроводников состоит в том, что их сопротивление электрическому току равно нулю. Например, ток, наведенный в кольце из чистого олова при температуре, близкой к абсолютному нулю, циркулирует в нем несколько лет без заметного затухания. Последние измерения Файла и Миллса [151] показали, что в сверхпроводящем кольце время существования тока составляет около 10 лет. [c.278]

Л. Квантование потока в сверхпроводящем кольце...........749 [c.419]

Электрическое сопротивление в сверхпроводящем состоянии точно равно нулю или по крайней мере так близко к нулю, что не наблюдалось ослабления тока в сверхпроводящем кольце в течение более чем года вплоть до прекращения эксперимента. Уменьшение сверхпроводящего тока в соленоиде из МЬо,7 2го,25 [c.420]

Магнитный поток в сверхпроводящем кольце квантуется и эффективный заряд носителя тока равен 2е (а не е). Основное состояние составлено из пар одноэлектронных состояний, а естественная трактовка факта квантования магнитного потока ), [c.447]

J. КВАНТОВАНИЕ ПОТОКА В СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ КОЛЬЦЕ [c.749]

Рис. Л.1. Контур интегрирования С внутри сверхпроводящего кольца.

Это решение соответствует обсуждавшемуся уже в п. 3 9 дрейфовому состоянию ток, пущенный в сверхпроводящем кольце, будет течь- по нему сколь угодно долго без всякого затухания. Следует отметить, что это не есть основное состояние системы и существуют процессы, которые могут вернуть систему в основное состояние. Однако для этого требуется макроскопически большая энергия активации, и поэтому такие процессы в высшей степени маловероятны. [c.594]

Будем рассматривать многосвязный сверхпроводник, например сверхпроводящее кольцо (фиг. 161). Сквозь такое кольцо может проходить магнитное поле, но в толще сверхпроводника оно равно нулю. Далее, поскольку поле в массиве сверхпроводника обращается в нуль, там равна нулю и плотность тока, пропорциональная [c.598]

Фиг. 161. Сверхпроводящее кольцо, охваченное магнитным полем Н.

Пример. Стабилизирующая энергия сверхпроводящего состояния. У многих металлов при низких температурах наблюдается переход из нормального состояния с конечной электропроводностью в сверхпроводящее состояние с бесконечной электропроводностью ). В свинце, например, сверхпроводящее состояние стабильно при температуре ниже 7,19 К, а при более высоких температурах стабильно нормальное состояние. Насколько мы можем судить по измерениям, проводимость в сверхпроводящем состоянии бесконечна в одном из экспериментов время затухания тока в сверхпроводящем кольце оценивалось не менее чем в 100 000 лет. [c.303]

Сверхпроводящее кольцо. Постоянный ток может течь по сверхпроводни] у в отсутствие электрического поля ). Имея это в виду, рассмотрим сверхпроводящее тело с отверстием в присутствии магнитного ноля (фиг. 6). В соответствии с законом индукции Фарадея полный магнитный поток через отверстие равен постоянной величине, которую мы обозначим через Ф . [c.617]

Фиг. 8. Распределение магнииюго поля в центральной плоскости сверхпроводящего кольца, а—поле приложено, когда кольцо находилось в сверх-проводнщеи состоянии (по данным Долечена и де-Лоно [33]) б—ноле заморожено, после чего нрплотенное поле снижено до нуля.

На фиг. 8 представлено два случая распределения магнитного поля вблизи сверхпроводящего кольца. Фиг. 8, а иллюстрирует случай, когда кольцо охлаиедается ниже точки перехода в отсутствие внешнего ноля, после [c.619]

Эффект Холла в сверхпроводниках. Если предположить, что справедлива диа.магнитная концепция сверхпроводимости, то в односвязных сверхпроводниках эффект Холла должен отсутствовать. Поскольку в статическом внешнем поле сун ествует единственное распределение диамагнитных токов, нет такого пути, каким они могли бы затухать, передавая энергию во внешнюю цепь. Этот аргумент отпадает в случае метастабильного тока D сверхпроводящем кольце без внешнего поля. Однако если считать, что токи в кольце диамагнитного нроисхождения, то и в этом случае эффект Холла должен отсутствовать. [c.695]

В замкнутом сверхпроводящем кольце (рис.) разность фаз волновой ф-ции между точками А vi В, ф д = = Фд> удовлетворяет соотношению Джозефсопа [c.265]

Родственным эффекту К. м. . является пенолноо квантование магн. потока в тонком сверхпроводящем кольцо. Если кольцо выполнено из сверхпроводника толщиной меньше глубины ироннкновения магнитного поля, то скорость сверхпроводящих электронов в нём всюду отлична от нуля. Из выражения (3) следует, что [c.266]

На основе джозефсоновских контактов созданы получившие широкое распространение сверхпроводящие квантовые интерферометры — СКВИДы. Принципиальная схема такого прибора содержит включённое в электрич. цепь, разрезанное в двух местах сверхпроводящее кольцо, причём в разрезы вставлены джозеф-соновские контакты. Рассуждения, аналогичные проведённым при выводе (6), показывают, что если кольцо пронизывает поток магн. индукции Ф, то разности фаз на контактах будут отличаться на 2л(л Ф/Фй). Это приводит к зависимости тока в цепи от потока Ф [c.31]

Первым ПТ-С. можно считать устройство, в к-ром Ж. Мерсеро [1] с сотрудниками впервые в 1964 наблюдали квантовую интерференцию сверхпроводящих токов [1]. В 1967 Дж. Циммерман [2] и А, Силвер [2], изучая на перем. токе иитерференц. эффекты в сверхпроводящем кольце с точечным КД [2], положили начало ВЧ-С. [c.539]

Магнитный момент сверхпроводящего кольца или полого цилиндра может изменяться только дискретно на величину кванта магнитного тотока, равную 2x10 " Гс см . [c.587]

Через каждую область проходит квант потока (его называют вихрем потока, поскольку он окружает сверхпроводящее кольцо). Квантпотокафоравенвеличине/1С/2е,котораяравна2,07-10- гс-см . Далее, поскольку В = Н- -4пМ, то для сплава, данного в условии задачи, 4лМ равно 200 гс в случае, когда Я = 500э. Отсюда Б = 300 гс и плотность нитей потока В/фо=1,45- 10 см- . [c.421]

Персистирующие круговые потоки сверхтекучей компоненты. Хорошо известно, что в сверхпроводящем кольце электрический ток яе испытывает никакого затухания неограниченно долго после выключения источника. Казалось бы, сверхтекучая компонента, не обладающая вязкостью, тоже могла бы неограниченно долго вращаться после прекращения вращения сосуда. Первая попытка обнаружить такой персистиру-ющий ток сверхтекучей жидкости была предпринята Э. Л. Андроникашвили (1952), однако результат его эксперимента бы отрицательным. [c.682]

Измерение эффекта Томсона в сверхпроводящем металле было предпринято Даунтом и Мендельсоном 64, 65]. Они установили проволочное кольцо из сверхпроводящего свинца в вакууме и непрерывно поддерживали две диаметрально противоположные точки кольца при разных постоянных температурах, причем обе температуры были значительно ниже Тс- В полукольце посередине между этими точками был помещен чувствительный газовый термометр. В сверхпроводящем кольце индуцировался ток порядка 200 а. Если бы существовал эффект Томсона, то температура средней точки после установления постоянной силы тока изменялась бы с течением времени. Однако этого не произошло, и авторы пришли к выводу, что томсонов-ский коэффициент а должен быть очень мал [c.211]

Да, в лаборатории радиоэлектронных методов дистанционного исследования биологических объектов ИРЭ, где побывал Р, Сворень, самыми сверхчувствительными средствами измерений были датчик СКВИД — сверх-проводниковый квантовый интерференционный детектор магнитного поля — и магнитометр на его основе. СКВИД состоит из знакомого нам сверхпроводящего кольца в сосуде Дьюара с жидким гелием, имеющего один или два джозефсоновских перехода (например, в виде иголочек, острием упирающихся в плоские контакты). Квантовый магнитометр со СКВИДом фиксирует магнитное поле порядка 10 Э (эрстед). Напряженность земного магнитного поля примерно в 600 млрд. раз больше. Чувствительность СКВИДа и напряженность геомагнитного поля отличаются друг от друга так же, как толщина волоса 0,01 мм и расстояние от Москвы до Хабаровска. [c.80]

Управлять соотояписм П. можно но только нутом нриложения внешнего поля, по и непосредственно пропуская определенным способом ток по кольцу. Схематически показанный на рис. 3 за-по.мипающий элемент с управлением током — т. н. персисто-т р о н — представляет собой сверхпроводящее кольцо с двумя токоподводами, делящими кольцо на 2 неравные части с различными индуктивностями 1- Пунктиром показано кольцо для считывания информации. [c.617]

Мы приведем здесь доказательство того, что полный магнитный поток, проходящий через сверхпроводящее кольцо, может принимать лишь дискретные значения, кратные кванту потока, равному 2пкс1д, где согласно экспериментальным данным заряд ( = 2е. Этот результат подтверждает, что сверхпроводящее состояние возникает благодаря спариванию электронов. Квантование потока — красивый пример макроскопического проявления квантового эффекта. В этом случае, так сказать, когерентность сверхпроводящего состояния охватывает все кольцо или всю обмотку соленоида. [c.749]

В качестве последнего связанного со сверхпроводимостью явления мы укажем на квантование потока. Уже феноменологическая теория Лондона предсказывает квантование магнитного потока, пронизывающего сверхпроводящее кольцо. Величина кванта потока оказывается равной /(г/2е, где е —заряд частиц, создаюших в кольце незатухающий ток. Экспериментально находят, что [c.335]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...