Efek Meissner : Derivasi, Vs Perencanaan Fluks, Rumus dan Penerapannya

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Pada tahun 1933, fisikawan Jerman Robert Ochsenfeld dan Walther Meißner membuat penemuan inovatif yang dikenal sebagai Efek Meissner. Investigasi mereka melibatkan pengukuran distribusi medan magnet di sekitar sampel superkonduktor timah dan timah. Setelah mendinginkan sampel ini di bawah suhu transisi superkonduktor dan memaparkannya ke medan magnet, Ochsenfeld dan Meißner mengamati fenomena yang luar biasa. Medan magnet di luar sampel meningkat, menandakan keluarnya medan magnet dari dalam sampel. Fenomena ini, ketika superkonduktor menunjukkan sedikit atau tidak ada sama sekali medan magnet di dalamnya, disebut keadaan Meissner. Namun, keadaan ini rentan terhadap kerusakan akibat pengaruh medan magnet yang kuat. Artikel ini memberikan gambaran umum tentang Efek Meissner, mekanismenya, dan penerapan praktisnya.


Apa itu Efek Meissner?

Efek Meissner adalah pengusiran medan magnet dari a superkonduktor selama perubahannya ke keadaan superkonduktor setiap kali didinginkan pada suhu kritis. Pengusiran medan magnet ini akan melawan magnet di dekatnya dan keadaan Meissner akan rusak setiap kali medan magnet yang diterapkan sangat kuat.



Superkonduktor tersedia dalam dua kelas berdasarkan bagaimana kerusakan terjadi seperti tipe I dan tipe II. Tipe I adalah superkonduktor unsur paling murni selain karbon nanotube dan niobium, sedangkan tipe II hampir semuanya merupakan superkonduktor majemuk & tidak murni.

Efek Meissner dalam Superkonduktor

Setiap kali Superkonduktor didinginkan pada suhu kritis maka mereka mengeluarkan medan magnet & tidak membiarkan medan magnet masuk ke dalamnya, sehingga fenomena dalam superkonduktor ini dikenal sebagai efek Meissner.



Setiap kali bahan superkonduktor didinginkan di bawah suhu kritisnya, maka bahan tersebut berubah menjadi kondisi superkonduktif, sehingga elektron dari bahan tersebut membentuk pasangan yang disebut Pasangan Cooper. Pasangan ini bergerak tanpa hambatan di seluruh material. Pada saat yang sama, material tersebut menunjukkan diamagnetisme yang ideal untuk menolak medan magnet.

Tolakan ini dapat menyebabkan garis-garis medan magnet membengkok di sekitar superkonduktor untuk menciptakan arus permukaan yang secara tepat menghilangkan medan magnet luar pada material sehingga medan magnet dikeluarkan secara efisien dari superkonduktor dan terjadi efek Meissner.

  PCBWay

Contoh efek Meissner ditunjukkan pada gambar berikut. Keadaan Meissner ini rusak setiap kali medan magnet meningkat melebihi nilai tetap & sampel berperilaku seperti konduktor normal.

  Efek Meissner
Efek Meissner

Jadi, nilai medan magnet tertentu yang membuat superkonduktor kembali ke keadaan normalnya dikenal sebagai Medan Magnet Kritis. Di sini, nilai medan magnet kritis terutama bergantung pada suhu. Ketika suhu di bawah suhu kritis menurun, nilai medan magnet kritis meningkat. Di bawah Grafik efek Meissner menunjukkan perubahan dalam medan magnet kritis melalui suhu.

  Grafik Efek Meissner
Grafik Efek Meissner

Penurunan

Dua informasi penting yang digunakan untuk memberikan perhitungan matematika turunan dari Efek Meissner adalah; prinsip kekekalan energi & hubungan utama antara medan magnet dan arus listrik. Gaya gerak listrik adalah tegangan yang dihasilkan oleh perubahan fluks magnet di seluruh rangkaian tertutup. EMF atau gaya gerak listrik berdasarkan Hukum Induksi Faraday dalam suatu rangkaian tertutup berbanding lurus dengan laju perubahan medan magnet di seluruh rangkaian. Dengan demikian,

ε = -dΦ/dt

Dengan menggunakan hubungan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa setiap kali suatu material bertransisi dari kondisi biasa ke kondisi superkonduktor, fluks magnet apa pun ' F'e yang ada pada materi semula harus berubah. Jadi perubahan ini akan menciptakan gaya gerak listrik dan menciptakan arus penyaringan pada permukaan material. Resistensi terhadap perubahan fluks inilah yang memaksa Efek Meissner mengeluarkan medan magnet luar.

Penyematan Fluks vs Efek Meissner

Memahami perbedaan utama antara penyematan fluks dan efek Meissner tentu memperluas pemahaman tentang fenomena superkonduktor & memberi tahu kita bahwa superkonduktivitas adalah gaya interaksi yang kaya & kondisi materi yang luar biasa. Perbedaan antara Flux Pinning vs Meissner Effect dibahas di bawah ini.

Penyematan Fluks

Efek Meissner

Penyematan fluks adalah jenis fenomena yang menggambarkan hubungan antara medan magnet & superkonduktor suhu tinggi. Efek Meissner adalah pengusiran fluks magnet setiap kali suatu material berubah menjadi superkonduktor dalam medan magnet.
Penyematan fluks juga dikenal sebagai penguncian kuantum. Efek Meissner dikenal juga dengan teori Bardeen-Cooper-Schrieffer.
Flux Pinning memiliki retensi medan magnet yang terbatas.

 

Hal ini menjelaskan pengusiran medan magnet total dari superkonduktor.
Flux Pinning berlaku untuk semua superkonduktor.

 

Efek Meissner hanya berlaku pada superkonduktor Tipe II.
Flux Pinning dapat menyebabkan kinerja histeretik magnetik karena pergerakan garis fluks. Efek ini menunjukkan diamagnetisme ideal pada suhu kritis.

Efek Meissner Paramagnetik pada Superkonduktor Kecil

Efek ini adalah sifat paling mendasar dari superkonduktor & menyiratkan resistivitas nol. Saat ini, beberapa percobaan telah mengungkapkan bahwa beberapa sampel superkonduktor mungkin menarik medan magnet yang disebut efek Meissner paramagnetik. Efek ini merupakan fungsi osilasi untuk medan magnet yang menggantikan efek Meissner yang khas tepat di atas medan tertentu setiap kali banyak kuanta fluks dibekukan dalam superkonduktor.

Kondisi paramagnetik ditemukan metastabil & kondisi Meissner dipulihkan dengan kebisingan eksternal. Jadi efek Meissner paramagnetik dikaitkan dengan superkonduktivitas permukaan, sehingga mewakili sifat superkonduktor yang umum. Dengan mengurangi suhu, fluks yang ditangkap pada bidang kritis permukaan penutup superkonduktor berkurang menjadi volume yang lebih kecil dengan membiarkan fluks tambahan masuk ke permukaan.

Aplikasi

Itu penerapan efek Meissner termasuk yang berikut ini.

  • Ini digunakan dalam Levitasi Kuantum atau Perangkap Kuantum untuk mengembangkan teknologi transportasi yang akan datang & operasi SQUID untuk mengukur perubahan magnet yang halus.
  • Efek ini digunakan dalam levitasi magnetik yang berarti suatu benda dapat digantung tanpa dukungan selain dari medan magnet
  • Penerapan potensial Efek ini terutama meliputi; kendaraan pengangkut melayang secara magnetis, dudukan dengan getaran rendah, bantalan tanpa gesekan, dll.
  • Efek ini digunakan dalam superkonduktor untuk membentuk perisai magnet yang melindungi perangkat sensitif dari interferensi magnetis.
  • Efek ini memungkinkan pembuatan magnet superkonduktor yang kuat untuk aplikasi pencitraan resonansi magnetik & akselerator partikel.
  • Ini digunakan dalam bidang yang berdampak seperti penelitian ilmiah, pencitraan medis, transportasi, dll.

Siapa yang menemukan efek Seebeck?

Efek Seebeck ditemukan oleh fisikawan Jerman yaitu “Thomas Johann Seebeck” pada tahun 1821.

Mengapa efek Seebeck penting?

Efek Seebeck berguna dalam mengukur suhu dengan sensitivitas & presisi yang sangat besar untuk menghasilkan tenaga listrik untuk berbagai aplikasi.

Apa efek Seebeck dan bagaimana pemanfaatannya untuk mengukur suhu?

Efek Seebeck adalah kejadian dimana variasi suhu antara dua konduktor listrik yang berbeda (atau) semikonduktor menghasilkan disparitas tegangan antara kedua zat tersebut. Setelah panas diberikan ke salah satu dari keduanya konduktor (atau) semikonduktor, dan kemudian elektron yang dipanaskan mengalir ke konduktor (atau) semikonduktor yang lebih dingin. Perbedaan suhu membentuk EMF yang disebut efek Seebeck.

Mengapa Seebeck meningkat seiring suhu?

Nilai koefisien Seebeck bernilai positif di atas rentang suhu terukur, yang menunjukkan kinerja tipe-p dan meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Konduktivitas listrik meningkat setiap kali suhu meningkat yang menunjukkan kinerja semikonduktor.

Apa efek Meissner dan bagaimana penggunaannya dalam levitasi magnetik?

Efek ini memungkinkan levitasi magnetik dengan membuat konduktor yang baik menjauhkan medan magnet setiap kali berubah menjadi superkonduktor. Setelah konduktor didinginkan di bawah suhu kritisnya, medan magnet dikeluarkan untuk menciptakan efek melayang.

Apa efek Meissner yang menunjukkan bahwa superkonduktor merupakan bahan diamagnetik sempurna?

Superkonduktor dalam keadaan Meissner menunjukkan diamagnetisme ideal (atau) super diamagnetisme yang berarti superkonduktor memiliki kerentanan magnetik -1.

Jadi, ini adalah gambaran umum tentang efek Meissner , derivasi, perbedaan, dan penerapannya. Ini adalah pengusiran medan magnet dari transisi superkonduktor ke keadaan superkonduktor di bawah suhu kritis. Efek dalam superkonduktivitas ini melibatkan pembangkitan arus listrik permukaan yang menciptakan medan magnet berlawanan untuk meniadakan medan magnet luar. Ini pertanyaan untuk anda, apa itu superkonduktor?