Сверхпроводник в переменном поле

Сверхпроводник в переменном поле. До сих пор мы ограничивались рассмотрением свойств сверхпроводника в постоянном магнитном поле. Большой физический интерес, однако, имеет также вопрос о поведении сверхпроводника в переменном электромагнитном поле, или, говоря конкретнее, вопрос о специфике поглощения и отражения электромагнитного излучения, падающего на поверхность сверхпроводника. Термодинамический, равновесный подход к вопросу, на котором основывалось предыдущее изложение, в случае переменного поля непосредственно неприменим. В этих условиях оказываются чрезвычайно полезными аналитические соотношения, выведенные нами в гл. III, связывающие различные временные функции с соответствующими функциями, определенными в термодинамической технике. Предположим, что переменное поле А (как и выше, будем считать, что tp = 0) с частотой (О существует внутри бесконечного сверхпроводника. Возникающий под влиянием поля ток в сверхпроводнике, очевидно, по-прежнему связан с полем соотношением вида (37.3). Разница состоит в том, что в случае переменного поля необходимо знать компоненту Фурье Q k, ш) с отличной от нуля (О. [Ядро Q(A), которое мы определяли выше, есть, очевидно, Q(A )sQ(ft, 0).] Будем опять исходить из квантовомеханического выражения для оператора тока [c.408]

В предыдущей главе было изложено применение микроскопической теории БКШ для описания термодинамических свойств сверхпроводников и их поведения в слабом магнитном поле. Обобщение этой теории Горьков, 1958) [193] позволяет рассмотреть поведение сверхпроводников в сильных полях, в том числе и переменных. Однако соответствующие уравнения чрезвычайно сложны, а потому на практике редко применяются при решении физических задач. Вместо этого используется упрощенная теория, которую мы изложим в настоящей главе. [c.333]

Температура сверхпроводящего перехода определяется как средняя точка перехода, которая, по-видимому, не зависит от метода наблюдения по взаимоиндукции, сопротивлению или теплоемкости [72] (рис. 4.22). Общепринятым при воспроизведении температуры перехода является метод взаимоиндукции на переменном токе. В сверхпроводниках первого рода ниже температуры перехода весь магнитный поток выталкивается из металла. Это явление называется эффектом Мейсснера. Выталкивание потока можно наблюдать при использовании моста взаимоиндукции. Для компенсации внешних магнитных полей применяются дополнительные катушки Гельмгольца. Ток в катушках Гельмгольца может устанавливаться по максимальному значению Гс, соответствующему нулевому магнитному полю в сверхпроводнике. [c.167]

Выше уже отмечалось, что в рассматриваемом случае системы с фиксированным числом частиц бозе-конденсация происходит из-за переполнения верхних уровней системы. Соответственно, в системе, где число частиц может меняться, бозе-конденсация вовсе не обязательна ее нет, например, для системы фотонов, находящихся в тепловом равновесии. Однако и в системе с переменным числом бозе-частиц динамика взаимодействий частиц может привести к принудительной бозе-конденсации, когда станет энергетически выгодным макроскопическое заполнение нижнего уровня. Во всяком случае, дело обстоит именно так, если справедливо разложение Ландау (4) и есть область температур, где коэффициент а отрицателен. Простой пример принудительной бозе-конденсации (на уровень с р 0) — генерация когерентной лазерной волны для фотонов в среде с инверсной заселенностью. Ниже мы рассмотрим и другие примеры, относящиеся к сверхпроводнику и к скалярным моделям теории поля. [c.182]

В IX, 51, были получены формулы, связывающие ток в сверхпроводнике с векторным потенциалом электромагнитного поля в нем. Здесь эти формулы будут обобщены на случай переменного во времени поля. Как и в IX, мы будем исследовать этот вопрос в рамках модели БКШ, рассматривая электроны в металле как изотропный газ со слабым притяжением между частицами ). [c.489]

В массивных сверхпроводниках I рода с размерами, много большими глубины проникновения магн. поля, К. т. /к соответствует току, к-рый создаёт критическое магнитное поле Ну- на поверхности сверхпроводника. При этом сверхпроводник переходит в промежуточное состояние, в к-ром часть в-ва находится в нормальном, а часть — в сверхпроводящем состоянии. При наличии тока границы между сверхпроводящими и норм, областями находятся в движении. В силу Мейснера эффекта магн. поле становится переменным, и возникает индукционное электрич. поле, обусловливающее диссипацию энергии в проводнике. [c.332]

Для твёрдых сверхпроводников имеет значение род электрического поля в переменном поле критические параметры существенно меньше, чем в постоянном (для мягких сверхпроводаиков такая зависимость отсутствует, и [c.23]

Представляет интерес рассмотрение поведения сверхпроводника в высокочастотном поле. Так как сверхпроводник практически всегда содержит сверхпроводящие (ft ) и нормальные (/г ) электроны, то в переменном электрическом поле ускоряются не только куперовские пары, но и нормальные электроны и ток имеет сверхпроводящую и нормальную составляющие. Так как и те, и другие электроны обладают массой, то вследствие инерции ток по фазе отстает от напряженности высокочастотного поля. Куперовские пары не рассеиваются, т. е. движутся в среде как бы без трения, поэтому сверхпроводящая составляющая Рис. 7.15. Изменение напряженности высокочастотного тока отстает критического магнитного поля с тем- о,- оля на л/2. Это означает, пе )атурон для свинца (а) н слова (б) [c.202]

Помимо того, что уравнения Г. Лондона и Ф. Лондона (в их окончательном виде) дают общее описание электромагнитного поведения сверхпроводников, они позволяютиредсказатьиекоторыеявления, поддающиеся наблюдению и не содержащиеся в первоначальной формулировке. Наиболее значительным из них является эффект проникновения магнитного поля н глубь сверхпроводника на расстояния порядка 10 см. Этот результат совпадает с нашим интуитивным представлением о том, что индукция не может скачком унасть до нуля на геометрической границе поверхности. Теория предсказывает также наличие сонротивления у сверхпроводников в высокочастотных переменных полях и большие величины критических полей у тонких пленок по сравнению со сплошными образцами того же металла. В этом разделе мы обсудим первые два явления, а также рассмотрим эксперимент ,i, показавшие, что статическое электрическое иоле не проникает в глубь uep.v-проводника. Свойства пленок будут обсуждаться в следующем разделе. Мы увидим, что все предсказания теории Г. Лондона и Ф. Лондона качественно подтверждаются, однако в последние годы стало вполне ясно, что эта теория неприменима для количественного описания свойств сверхпроводников. [c.642]

Согласно диамагнитной гипотезе, в односвязном теле при наличии внешнего магнитного поля существует единственное распределение токов. Флуктуации происходят вблизи этого стабильного распределения. За исключением лишь области самых высоких частот, изменение токов с изменением внешнего магнитного поля происходит адиабатически, и поэтому диссипации энергии не возникает. Электрические поля в теле существуют лишь при переменных внешних полях и только на расстояниях от поверхности, не превышающих глубину проникновения магнитного поля. При достаточно высоких частотах эти флуктуирующие электрические поля должны давать вклад в дпссипацию энергии, описываемую членом с нормально электропроводностью сверхпроводящей фазы, как это вытекает из двухжидкостной модели. Возможно также, что возникает диссипация, связанная с релаксационными процессами в распределении сверхпроводящих токов. Здесь мы не будем рассматривать поведения сверхпроводников в полях столь высокой частоты. [c.701]

Большое количество экспериментальных и теоретических работ было посвящено изучению сверхпроводников в полях высокой частоты. Некоторые из них выполнены с нолями, малыми по амплитуде поверхностный импеданс измерялся на микроволновых частотах. Обзорная статья Пин-парда [50] подводит итог этим работам и содержит ссылки на литературу. Другим вопросом является изучение кинетики фазового перехода в этом случае интерес представляют поля с большой амплитудой во всех областях спектра. Теория разрушения сверхпроводимости переменными полями большой амплитуды обсуждалась Лифшицем [10G, 107], Мы подведем здес1, только итог теоретической стороне работ по поверхностному импедансу. [c.751]

Техника квантовой теории поля и обобщенно для случая температуры, отличной от нуля [23], была применена такн е в работах [24, 25] для изучения электродинамики сверхпроводящих сплавов в слабых постоянном и переменном полях (см. также [16]). Прп этом, в частности, оказалось, что в случае где длина пробега электронов в нормальном состоянии, всякий сверхпроводник оказывается лопдоновскнм и сама глубина проникновения растет с уменьшением длины пробега по закону 2. [c.916]

Используется также нерезоиаксный метод возбуждения Г. с поверхности диэлектрич. пьезоэлектрич. кристалла. Кристалл помещается торцом в электрич. поле СВЧ (в большинстве случаев — в объёмный резонатор). Скачок диэлектрич. проницаемости, к-рый имеет место на границе кристалла, приводит к появлению на его поверхности зарядов, меняющихся с частотой поля и сопровождающихся переменной пьезоэлектрич. деформацией. Эта деформация распространяется по кристаллу в виде продольной или сдвиговой упругой волны. Аналогично возбуждается Г. с поверхности магнито-стрикц. кристаллов, в этом случае торец кристалла помещается в магнитное поле СВЧ. Однако эти методы гене, рации и приёма Г. отличаются малой эффективностью преобразования эл.-магн. энергии в акустическую (порядка неск. процентов). Для генерации Г. всё шире применяются лазерные источники, а также устройства иа сверхпроводниках. [c.477]

Высокочастотное сопротиилепие сверхпроводниковi). Согласно уравнениям Г. Лондона и Ф. Лондона, в сверхпроводнике может существовать изменяющееся эле1 трическое поле, что приводит к появлению сопротивления у металла. Легко показать [116], что в случае переменных нолей плотность нормального тока связана с плотностью сверхпроводящего тока соотношением [c.648]

Для понимания механизма образования потерь в сверхпроводнике II рода требуется подход, основанный на принципе квантовой механической теории. Здесь нет необходимости подробно останавливаться на принципах этой теории, с ними можно ознакомиться по другим литературным источникам. Следует, однако, отметить, что эти потери могут быть снижены путем выбора соответствующих размеров и конфигурации проводника и тщательной обработки его поверхности. Потери существенно зависят от температуры и индукции магнитного поля. В проводнике из сплава селена с ниобием NbaSn при постоянной температуре 6 К потери составляют от долей микроватта при 6=0,1 Тл до нескольких сот микроватт при В=0,2 Тл на 1 м площади поверхности проводника. Как легко можно подсчитать, эти потери могут быть очень большими и намного превышать потери, исчисляемые произведением PR. Для постоянного тока потери в сверхпроводниках II рода примерно вдвое меньше, чем для переменного, но и они в большинстве случаев слишком велики. [c.234]

Помимо разделения Э. т. на переменные токи и постоянные токи, до нек-рой степени условно различают токи проводимости и конвекционные токи. К первым относят Э.т. в проводящих средах, где носители заряда (электроны, ионы, дырки в проводниках и полупроводниках, анионы и катионы в электролитах) перемещаются сами или эстафетно передают один другому импульсы внутри неподвижных макросред, испытывая индивидуальные или коллективные соударения с формирующими эти среды частицами (нейтралами, ионными решётками и т. п.). Для компенсации потерь и обеспечения протекания Э.т. (за исключением Э.т, в сверхпроводниках) необходимо прикладывать сторонние силы—обычно электрич. поле Е. При достаточно малых Е почти всегда справедлива линейная связь между J и Е (Ома закон) для линейных однородных изотропных сред j=aE, ст = onst. В общем случае электропроводность и может зависеть от координат (неоднородные среды), направлений (анизотропные среды), внеш. магн. поля, изменяться со временем (парамет-рич. среды) и т. п. С увеличением напряжённости Е электропроводность любой среды становится нелинейной о=а Е). Напр., под действием поля Е даже в исходно нейтральных (непроводящих) газах может возникать лавинно возрастающая ионизация — пробой (см. Лавина электронная) с прохождением иногда весьма значительных Э.т. В естественных земных условиях разряды в грозовых облаках характеризуются Э.т. до 10 А. Обычно это достигается в гл, стадии молнии, называемой обратным ударом, когда основной лидер заканчивает прокладку проводящего тракта до самой Земли. [c.515]

Здесь джозефсоновский переход представляет собой сэндвич" из двух различных сверхпроводников с тончайшей (порядка 10" см) пленкой диэлектрика между ними. При нулевой разности потенциалов, т.е. при отсутствии напряжения на переходе, между сверхпроводниками протекает постоянный сверхпроводящий ток, и в этом нет ничего неожиданного. Но если к переходу Джозефсона приложена постоянная разность потенциалов, на постояннь1Й ток накладывается переменный высокочастотный ток, частота которого прямо пропорциональна значению разности потенциалов Коэффициент пропорциональности между частотой и напряжением зависит только от фундаментальных физических констант и равен отношению удвоенного заряда электрона к постоянной Планка. Тут есть чему удивляться. Ведь постоянное воздействие трансформируется в колебательный процесс, в стабильное излучение. Существует здесь и обратная связь внешнее высокочастотное электромагнитное поле, синхронизируясь с излучением, предсказанным теоретически Джоэефсоном, способно влиять на значение постоянного напряжения, приложенного к переходу. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...