邁斯納效應
| 邁斯納效應 |
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邁斯納效應是超導體從一般狀態相變至超導態的過程中對磁場的排斥現象，於1933年時被瓦爾特·邁斯納與羅伯特·奧克森菲爾德在量度超導錫及鉛樣品外的磁場時發現[1]。在有磁場的情況下，樣品被冷卻至它們的超導相變溫度以下。在相變溫度以下時，樣品幾乎抵消掉所有裡面的磁場。他們只是間接地探測到這個效應;因為超導體的磁通量守恆，當裡面的場減少時，外面的場就會增加。這實驗最早證明超導體不只是完美的導電體，並為超導態提供一個獨特的定義性質。
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簡介
在弱場下，超導體幾乎"排斥"掉所有的磁通量，磁力線無法穿透超導體。它通過在其表面建立起電流來達到這點。這些表面電流的磁場與外加的磁場在超導體內互相抵消。由於場排斥(或抵消)並不隨時間而改變，所以導致這效應的電流(又稱持久電流)並不會因時間而減弱。因此電導率可被視為無限:即超導體。在接近表面的一定距離內，磁場並不會被完全抵消，這個距離被稱為倫敦穿透深度。每一種超導體都有其特有的穿透深度。任何完美的零電阻導電體都會因為簡單的電磁感應現象，阻止通過其表面的磁通量改變。然而，超導體的邁斯納效應跟這個有區別:當為了在外加磁場下到達超導態，而冷卻一般導電體時，磁通量在相變期間會被排斥。這樣的效應無法只用無限電導率來解釋。它的解釋比這個更複雜，最早由弗里茨·倫敦與海因茨·倫敦兩兄弟在倫敦方程中提出。
評價
產生邁斯納效應的原因是:當超導體處於超導態時，在磁場作用下，表面產生一個無損耗感應電流。這個電流產生的磁場恰恰與外加磁場大小相等、方向相反，因而在深入超導區域總合成磁場為零。換句話說，這個無損耗感應電流對外加磁場起着屏蔽作用，因此稱它為抗磁性屏蔽電流。超導體不同於電阻無限小或者為零的理想導體。因為對於電阻率ρ無限小的理想導體，根據歐姆定律E=ρJ，若ρ=0，則由麥克斯韋方程組▽×E=-δB/δt=0，由此可知在加磁場前後理想導體體內磁感應強度不發生變化，即B=C≠0，C為加入磁場前導體體內的磁感應強度。而超導體的邁斯納效應要求深入超導區B=0。[1]