Wie schweben supraleitende Materialien im Magnetfeld?

Der Film Avatar hat mich für das Thema interessiert, aber bisher habe ich nur anspruchsvolle Artikel mit unbekannten Wörtern gefunden. Gibt es eine einfache Möglichkeit zu erklären, wie Magnetfelder supraleitende Materialien so beeinflussen, dass sie schweben?

Ihr Profil ist leer. Wenn Sie uns bitten, dieses Phänomen in vertrauten Worten zu erklären , dann sollten Sie uns zumindest Ihren Hintergrund mitteilen.
Ich bin ein Hobby-Programmierer, fast kein bg in Physik, also bitte so einfach wie möglich :)

Antworten (2)

Supraleiter schweben nicht nur wegen des Meinssner-Effekts. Sie schweben aufgrund der Quantenverriegelung . Sehr kleine Schwachstellen in einem dünnen Supraleiter lassen Magnetfelder eindringen und sperren sie ein. Sie werden Flussröhren genannt.

Quantengekoppelter Supraleiter

Der Meissner-Effekt tritt nur auf, wenn Sie einen Leiter in einen Supraleiter verwandeln, während sich der Magnet (oder das Magnetfeld) in der Nähe befindet. Das Platzieren eines Magneten in der Nähe eines vorhandenen Supraleiters ist ein Beispiel für elektromagnetische Induktion, die magnetische Levitation erzeugt.

Die meisten Beispiele für den Meissner-Effekt und die elektromagnetische Induktion werden mit einem schwebenden Magneten durchgeführt . Der Versuch, einen dicken Supraleiter ohne Quantenverriegelung schweben zu lassen, würde schnell dazu führen, dass er aufgrund instabiler Magnetfelder abfliegt. Jedes Beispiel eines schwebenden Supraleiters wird mit einem dünnen Supraleiter ausgeführt, der eine Quantenverriegelung aufweist.

Wie kann sich ein Halbleiter auf einer Magnetbahn hin- und herbewegen, wenn er am Magneten „festgepinnt“ ist?
@sagar weil die Magnetkräfte schwach sind. Es reicht gerade aus, es an Ort und Stelle zu halten, bis eine äußere Kraft ausgeübt wird. Das Quantenpining wird einen gewissen Reibungseffekt erzeugen und langsam dazu führen, dass es sich verlangsamt.

Ein Magnetfeld kann einen Supraleiter nicht durchdringen; Da dem Elektronenfluss kein Widerstand entgegensteht, wird durch das Feld sofort ein Strom im Supraleiter erzeugt, und das von diesem Strom erzeugte Feld wirkt dem ursprünglichen Feld entgegen. Das ist gewöhnliche magnetische Induktion, aber wegen der Supraleitung verlustfrei.

Immer wenn ein Magnet in die Nähe eines Supraleiters gebracht wird, wird der Supraleiter im Wesentlichen sofort zu einem gegenüberliegenden Magneten, der die Kraft erzeugt, die die beiden Objekte auseinander hält. Die Größe dieser Kraft hängt von der Stärke des ursprünglichen Magneten ab.

Es gibt auch ein verwandtes Phänomen, das als Meissner-Effekt bekannt ist und beschreibt, wie ein Magnetfeld aktiv von einer Substanz ausgeschlossen wird, wenn sie in den supraleitenden Zustand übergeht.

Ein weiteres verwandtes Phänomen ist das Flusspinning , das in dünnen Schichten von Typ-II-Supraleitern auftritt. Wenn dies auftritt, werden magnetische Feldlinien vom Supraleiter eingefangen, die durch nicht-supraleitende Röhren verlaufen, die durch Stromwirbel von den supraleitenden Bereichen isoliert sind. Dies erzeugt den Effekt, dass der Supraleiter "bevorzugt" in der gleichen Feldgröße zu sein, die bei seiner Erzeugung existierte, und sich aktiv einer Bewegung in einen Bereich mit höherer oder niedrigerer Feldstärke widersetzt.

Fluss-Pinning kann auch im Makromaßstab erzeugt werden, indem ein Supraleiter (jeder Art) in eine Ringform (Torusform) gebracht wird.

Gibt es Abhängigkeiten von der Energiemenge, die benötigt wird, um einen Supraleiter bekannter Masse zum Schwimmen zu bringen?
Ihre Quelle sagt, dass Sie sich irren: Es sollte also beachtet werden, dass das Platzieren und anschließende Schweben eines Magneten über einem bereits supraleitenden Material keinen Meissner-Effekt zeigt, während ein anfänglich stationärer Magnet später von einem Supraleiter abgestoßen wird, wenn er dadurch gekühlt wird kritische Temperatur tut.
Ich sollte auch hinzufügen, dass es mich wirklich verrückt gemacht hat, diese Substanz (den Supraleiter bei Raumtemperatur) in Avatar „Unobtanium“ zu nennen . Dieser Begriff ist ein längst vergangener Ingenieurswitz und meint jeden Gegenstand, den Sie brauchen, aber nicht bekommen können. Ich habe mich oft gefragt, ob James Cameron vorhatte, diesen Namen durch einen anderen zu ersetzen, bevor das Drehbuch für die Dreharbeiten fertiggestellt war.
Wie schweben supraleitende Materialien im Magnetfeld?
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