Незатухающие токи

Опыты с незатухающими токами заставляют нас прийти к выводу, что электрическое удельное сопротивление сверхпроводников в статических полях тождественно равно нулю ). Хотя этот вывод является следствием всего лишь экстраполяции результатов экспериментов, бесконечную проводимость считают сейчас основным свойством сверхпроводников. [c.617]

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]

На фиг. 7 показано изменение части магнитного момента, создаваемого незатухающим током, при изменении приложенного поля в случае кольца, охлажденного в отсутствие поля (диаметр кольца в 4 раза превышает диаметр проволоки). На участке О А ток в кольце возрастает в соответствии с формулой (5.2). Шенберг очень точно определил наклон этого участка и установил, что величина L соответствует поверхностному току, а не току, текущему через все сечение проволоки. Это еще раз показывает, что полный ток течет только по поверхности сверхпроводника. [c.618]

Напомним, что магнитные силовые линии прямолинейного тока представляют собой концентрические окружности. Поэтому, когда поле тока складывается с приложенным полем, суммарное поле на внешнем ободе кольца будет превышать поле на его внутреннем ободе (фиг, 8, а). Таким образом, магнитное поле достигает критической величины сначала на внешнем ободе кольца. Этому состоянию соответствует точка А на фиг. 7. При дальнейшем увеличении приложенного поля незатухающий ток уменьшается так, чтобы поддержать общее поле на внешнем ободе кольца равным критической величине, пока не [c.618]

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

Величину этого незатухающего тока можно вычислить из условия постоянства потока. Если /j и / — токи, текущие в катушках после размыкания внешней цепи, то [c.620]

Мы видим, что если 7 = 7 , то незатухающий ток отсутствует. Это как бы соответствует тому случаю, когда батарея присоединяется только [c.620]

Согласно диамагнитной гипотезе, сверхпроводящие токи всегда связаны с магнитным полем и определяются им. Незатухающий ток, протекающий в кольце, служит примером метастабильного явления. В этом случае магнитное поле, вызывающее ток, само обязано его существованию. Полное распределение тока однозначно определяется величиной обобщенного потока через кольцо. По этой причине метастабильные токи в фазовом пространстве электронов образуют однопараметрическое семейство. Почти все случайные флуктуации скорее увеличивают свободную энергию, чем ее уменьшают. Маловероятно, чтобы точка, представляющая состояние системы в фазовом пространстве, нашла единственный путь, ведущий вниз. Хотя это наиболее естественное объяснение метастабильности незатухающего тока, оно не получило еще надежного количественного подтверждения. [c.701]

Незатухающие токи, наведенные в сверхпроводнике в магнитном поле, текут по поверхности в слое толщиной А, 10—100 нм. На [c.201]

Для записи и хранения информации и построения ячеек памяти используется замкнутый сверхпроводящий контур, в котором может быть наведен незатухающий ток. В двоичной системе 1 соответствует наличие в контуре тока, О — отсутствие тока. На рис. 7.20, а показала принципиальная схема [c.206]

ОДНОГО ИЗ вариантов пленочной сверхпроводящей ячейки памяти. На свинцовой подложке I, покрытой тонким слоем диэлектрика, нанесены оловянные пленки в виде петель 2, соединенные в группы цифровым проводом 3. На оловянную пленку через слой диэлектрика напыляются свинцовые пленки X и У. При записи информации через цифровой провод пропускают ток. Одновременно по проводам X и V пропускают токи, которые в сумме создают магнитное поле Я, способное разрушить сверхпроводящее состояние на участ-. ке оловянной петли, расположенном под ними. Вследствие этого ток течет только по верхней части петли. Это состояние сохраняется и после выключения тока в проводах X и Y, хотя оловянная пленка становится полностью сверхпроводящей. Если теперь через цифровой провод пропустить импульс тока, то в петле сформируется циркулирующий незатухающий ток, хранящий поданную информацию (рис. 7.20, б). Для считывания этой информации по проводам X п Y пропускают суммарный ток, разрушающий сверхпроводимость на том же участке оловянной петли, что и ранее. Это приводит к уничтожению тока в петле и наведению в цифровом проводе смыслового импульса (рис. 7.20, в). Такая память обладает рядом замечательных свойств и позволит конструировать запоминающие устройства емкостью до миллиарда ячеек памяти с быстродействием порядка 10- —10- с. [c.207]

Намагниченность сверхпроводника объясняется следующим образом. Внешнее магнитное поле, не проникающее в толщу сверхпроводника, уменьшается до нуля в тонком (порядка 10 —10 м) поверхностном слое сверхпроводника, по которому текут незатухающие токи сверхпроводимости. Эти токи и компенсируют внешнее магнитное поле, не позволяя ему проникнуть в образец. [c.117]

При помещении сверхпроводника во внешнее магнитное поле в поверхностном слое появляется незатухающий ток, который создает свое собственное поле, полностью компенсирующее внешнее поле внутри сверхпроводника. [c.273]

Итак, мы приходим к выводу, что в поверхностном слое сверхпроводимость задерживается до полей, больших чем а следовательно, в этом слое могут циркулировать незатухающие токи. Однако эти токи не в состоянии экранировать поле внутри образца. Действительно, если бы поле внутри образца отличалось от внешнего, то возникла бы дополнительная объемная энергия [c.376]

Незатухающие токи. Факт устойчивости незатухающих токов в сверхпроводнике можно объяснить многими способами ). Одна из трактовок, наиболее простых для понимания, принадлежит Ландау, который исходил из спектра элементарных [c.449]

В сверхпроводящем состоянии существуют незатухающие токи, т. е. однажды возбужденный электрический ток не затухает в отсутствие внешнего поля долгое время (в некоторых экспериментах — до нескольких лет). [c.119]

Удивительное различие между неупорядоченными сплавами и чистыми металлами состоит, однако, в том, что, каким бы чистым мы ни сделали неупорядоченный сплав, в нем не наблюдается существенного уменьшения сопротивления с понижением температуры, как это характерно для чистых металлов. Так, электрическое сопротивление наиболее чистой неупорядоченной латуни при гелиевых температурах уменьшается всего вдвое по сравнению с его величиной при комнатной температуре (тогда как в тщательно приготовленных упорядоченных металлах оно уменьшается в 10 раз). Это явление можно понять, рассматривая один из компонентов сплава как примесь замещения с высокой концентрацией в решетке, образованной другим компонентом. Действительно, в этом случае основной (не зависящий от температуры) вклад в сопротивление при всех температурах вносит рассеяние на примесях. В очень чистых металлах рассеяние на примесях проявляется, наоборот, лишь при чрезвычайно низких температурах. Альтернативно можно просто отметить, что в неупорядоченном сплаве нарушена периодичность, а поэтому полуклассический анализ, доказывающий возможность существования незатухающих токов в отсутствие механизмов рассеяния, теперь уже неприменим. [c.311]

Незатухающие токи. Для сверхпроводящих образцов некоторых конфигураций магнитные свойства, обусловленные бесконечной проводимостью, могут перекрывать те свойства, которые связаны с идеальным диамагнетизмом. Так именно и происходит в образцах, имеющих форму катушек и колец. Рассмотрим помещенную в магнитное поло замкнутую катушку из сверхпроводящей проволоки, находящейся в нормальном состоянии. При охлаждении катушки ниже точки перехода магнитный поток, пронизывающий ее, остается неизменным. Если затем изменить магнитное поле, то в катушке, в соответствии с законом Фарадея, будет возбуждаться ток. Этот ток течет но поверхности сверхпроводящей проволоки и складывается с экранирующим иоверхност- [c.615]

Так, например, было обнаружено, что величина тока остается неизменной в течение нескольких часов. Поскольку точность измерений тока составляла около 1%, было найдено, что скорость затухания тока имеет величину порядка 1 о в 1 час. Этот первый грубый результат показал, что время релаксации превышает 100 час. Наоборот, как только катушку вынимали из ванны с жидким гелием, в результате чего температура свинца поднималась выше точки перехода, ток мгновенно исчезал . Иными словами, время релаксации в этом случае составляло менее 1 сек. Время релаксации порядка 100 час определяет верхний продел сопротиилепия сверхпроводящего свинца, который, такилг образом, близок к 10 ом-см. Эту величину нужно сравнивать со значением 10 ом-см (остаточным сопротивлением чистой меди или серебра при температуре жидкого гелия). Последующие замечательные эксперименты Камерлинг-Оннеса [86] убедительно доказали, что этот незатухающий ток может быть возбужден с помощью батареи и выключен путем разрыва цепи ). Нужно отлютить, что в вышеуказанных экспериментах всякий раз, когда незатухающий ток прерывался при температурах ниже Гцр., катушка сохраняла магнитный момент, составлявший 5% ее магнитного момента в присутствии тока. Эти наблюдения ставили втупик исследователей мы обсудим их в п. 7, б. [c.616]

Пусть величина приложенного поля изменяется так, что поток Ф становится отличным отФ . Для того чтобы при этом выполнялось условие постоянства потока Ф , должен появиться донолнительный поток. Этот поток создается полным незатухающим током. Например, при умепьшепии поля ток потечет по краю отверстия в направлении, показанном на фиг. 6 стрелкой. Из условия постоянства потока Ф следует, что величина тока / оиределяется уравнением [c.617]

Разомкнем теперь цепь ключом S. Ток через параллельный участок теперь уже течь не может и токи в катушках должны измениться. В обыч-Hoii цени токи в катушках упали бы до нуля, однако в случае сверхпроводящих катушек по замкнутой цепи потечет незатухающий ток. [c.620]

Лондона имеет единственное решение, для многосвязных тел единственного решения не имеется, но возможно существование незатухающих токов Из уравнения (II) вытекает, что такие токя не изменяются со временем На основе диамагнитной концепции, по-видимому, можно получить ура в нение, аналогичное (I). Остается показать, что протекающие токи мета стабильны и не затухают во времени. Эта задача обсуждается в п. 14 Здесь же мы рассмотрим следствия из уравнений Лондона (I) и (II). [c.700]

Сверхпроводимость может быть разрушена также магнитным полем, что непосредственно вытекает из существования / р. В самом деле, при помещении сверхпроводника в магнитное поле В в поверхностном слое наводится незатухающий ток, создающий в объе-еме проводника поле Вв , направленное противоположно В и компенсирующее его. При увеличении В растет плотность тока в сверхпроводнике и компенсирующее поле В а- Однако при некотором значении В р, называемом критическим полем, наведенный в сверхпроводнике ток достигает критической величины и сверхпроводимость разрушается. При повышении температуры сверхпроводника В р понижается. Согласгю теории БКШ это понижение описывается следующим соотношением [c.201]

Криотронные переключатели н запоминающие элементы. В этих уст-f/ойстиах используются эффекты наведения в замкнутом сверхпроводящем контуре незатухающего тока и разрушения сверхпроводящего состояния магнитным полем. На рис. 7.19, а показана принципиальная схема простейшего криотронного переключателя. Он состоит из управляемого (вентильного) провода I, изготовляемого обычно из тантала, имеющего = 4,4 К, и управляющей обмотки 2 из ниобия (Г"р = 9, К) или свинца (7 "р = 7,2 К). [c.206]

Длинный цилинда из С. в. р., помещённый в продольное магн. поле, обнаруживает полный Мейснера эффект лишь в полях, не превосходящих ниж. критич. поля Нс1 (см. Критическое магнитное поле. Сверхпроводимость). В полях с напряжённостью выше Я , и ниже Яс2 (верх, критич. поле) магн. поток начинает проникать в цилиндрич. образец, однако даже при установлении термодинамич. равновесия поток, проходящий через цилиндр, имеет меньшую величину, чем в случае, когда образец находится в нормальном состоянии (неполный эффект Мейснера). Это указывает на наличие незатухающих токов в образце, к-рый, следовательно, находится ещё в сверхпроводящем состоят НИИ. Образец полностью переходит в нормальное состояние в полях с напряжённостью выше Я (рис. 1). Вблизи поверхности образца из С. в. р. возможно об- [c.441]

Диамагнетизм. Электронная орбита представляет собой стационарное состояние, что соответствует незатухающему току в замкнутом контуре. При наложении внешнего магнитного поля магнитный поток, нронизывающий контур, изменяется и в соответствии с правилом Ленца индуцируется э. д. с. В контуре создается ток, вектор магнитного поля которого направлен противоположно вектору внешне1 о магнитного поля. [c.93]

Способность замкнутых сверхпроводящих контуров удерживать незатухающий ток, а также возможность разрушения сверхпроводимости полем применяются для создания сверхпроводящих элементов памяти для компьютеров—криотронов. Некоторые из этих конструкций используют джозефсоновские элементы. При этом существенны два обстоятельства миниатюризация и быстродействие. Для миниатюризации применяются напыленные сверхпроводящие пленки. Наименьшая площадь контакта, полученная таким способом, составляет 10 см (торцевой контакт, см. рис. 22.18 а). Что касается быстродействия, то переключение туннельного контакта с джозефсоновского режима / / , V > 2А/е осуществляется за время, меньшее 10 с. [c.483]

Термодинамика перехода в сверхпроводящее состояние (435). Уравнение Лондонов (440). Длина когерентности (443). Теория сверхпроводимости Бардина —Купера — Шриффера (446). Основное состояние в теории БКШ (448). Незатухающие токи (449). Одночастичное туннелирование (451). Сверхнрозодники второго рода (453). [c.419]

В 84, рассматривая возбужденные состояния такого взаимодействующего газа, мы покажем, как они могут быть использованы для объяснения явления сверхпроводимости. Существование энергетической щели между основным состоянием и наиболее низким возбуждением легко приводит к объяснению незатухающих токов в светопроводнике. В 85 мы дадим краткий обзор [c.315]

В последнем параграфе мы дали качественное объяснение воз-никновенню незатухающих токов в сверхпроводнике. Второе, что обязательно должна объяснить теория сверхпроводимости,— это эффект Мейснера—Оксенфельда, т. е. тот факт, что при охлаждении сверхпроводника, помешенного в магнитное поле, ниже температуры перехода Т,. магнитный поток из него вытесняется. Ввиду фундаментального значения этого эффекта мы ему посвятим следующий параграф. [c.335]

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]

Незатухающий ток. Наиболее поразительное свойство сверхпроводников состоит в том, что их сопротивление равно нулю, о свойство можно сразу понять, исходя из микроскопической теории. Мы строили основное состояние, спаривая электроны с импульсами к н —к. Можно построить состояние, спаривая электроны с волновыми векторами к- - ч и —к- - д. Получающееся таким образом состояние совершенно эквивалентно исходному, если рассматривать его из координатной системы, движущейся со скоростью —Йд/ш. Центр тяжести каждой пары движется со скоростью Йд/т, а плотность тока равна —Л ейд/т 2, где N10. — электронная плотность. Полная энергия такой системы больше энергии неподвижной на величину Л й /2ш, равную ее кинетической энергии. Аналогично можно было бы построить и дрейфовое состояние нормального электронного газа. Огличие состоит, однако, в том, что в последнем случае ток оказывается затухающим. Примеси или дефекты в нормальном металле могут рассеивать электроны, переводя их с переднего края поверхности Ферми на задний , что, как показано на фиг. 154, а, приводит к затуханию тока. Матричный элемент потенциала рассеяния [c.571]

В ТО время как теория основывается на свойствах электронного газа в отсутствие магнитного поля. В действительности уже давно известно, что сверхпроводники выталкивают магнитное поле. Это эффект Мейсснера, который также следует из теории БКШ, хотя вывод его и не столь прост. Таким образом, состояние, отвечающее дрейфу, не может быть правильным в массиве сверхпроводника. В тонких пленках или проволочках, однако, поля оказываются пренебрежимо малыми, и такое решение справедливо. Для тонких пленок и проволочек существует опасность возникновения неоднородностей, прн которых один какой-нибудь участок переходит в нормальное состояние, разогревается и вызывает переход в нормальное состояние всего образца. К рассмотрению сверхпроводников такой геометрии мы еще вернемся в п. 3 10. Кроме того, электрон-электронное взаимодействие не инвариантно относительно перехода к движущейся системе координат, поскольку оно возникает вследствие распространения колебаний в покоящейся решетке. Наконец, незатухающий ток существует даже и в бесщелевых сверхпроводниках , которые имеют возбужденные состояния при всех энергиях. Поэтому не удивительно, что экспериментально максимальное значение незатухающего тока намного ниже полученной нами величины и часто оказывается порядка 10 А/смК Мы вернемся к обсуждению вопроса о критическом токе в п. 3 10. [c.573]

Она восходит к старой двухжидкостной модели сверхпроводника. Согласно этой модели, электроны находятся либо в нормальном состоянии, чему отвечают квазичастичные возбуждения последовательной микроскопической теории, либо в сверхпроводящем или конденсированном состоянии. Сверхпроводящие электроны способны переносить незатухающий ток, а нормальные электроны могут переносить, скажем, тепловую энергию. Обозначим с помощью п, долю сверхпроводящих электронов она пропорциональна плотности сверхпроводящих электронов. Доля п, зависит от температуры и падает до нуля при температуре, равной критической. Гинзбург и Ландау построили теорию вблизи критической температуры, т. е. там, где плотность сверхпроводящих электронов настолько мала, что эту величину можно было использовать в качестве параметра разложения. Точнее говоря, онн описывают сверхпроводник с помощью волновой функции ф (г), через которую долю сверхпроводящих электронов можно выразить с помощью соотношения [c.587]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...