Тело мейснера

Содержание
  1. В чем разница между ячейками меркеля и тельцами мейснера
  2. Ключевые области покрыты
  3. Основные условия
  4. Что такое клетки Меркель
  5. Что такое Мейснер Корпускулы
  6. Сходства между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера
  7. Определение
  8. Тип сенсации
  9. Приспособление
  10. Инкапсуляция
  11. Место нахождения
  12. Заключение
  13. Рекомендации:
  14. «Ещё полчаса, и мне конец». История великого альпиниста, покорившего Эверест без кислорода
  15. Никто не знал, что он делает
  16. Безумные рекорды
  17. Трагедия с братом и обморожение пальцев
  18. «Ещё полчаса и мне конец»
  19. Эффект Мейснера
  20. Изотопический эффект
  21. Момент Лондона
  22. Эффект Мейсснера
  23. Экспериментальное доказательство существования эффекта
  24. Критическое магнитное поле
  25. Квантовая левитация (эффект Мейснера): научное объяснение
  26. Левитация в физике
  27. Квантовая левитация
  28. Магнитная левитация
  29. Эффект Мейснера
  30. Высокотемпературные сверхпроводники
  31. Опыт «Гроб Магомета»
  32. Научное объяснение опыта

В чем разница между ячейками меркеля и тельцами мейснера

Тело мейснера

главное отличие между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера в том, что Меркель клетки реагируют на легкое прикосновение, тогда как Мейснер тельца реагируют на низкочастотные колебания. Кроме того, клет

главное отличие между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера в том, что Меркель клетки реагируют на легкое прикосновение, тогда как Мейснер тельца реагируют на низкочастотные колебания. Кроме того, клетки Меркеля медленно адаптируются, а тельца Мейснера быстро адаптируются. Кроме того, клетки Меркеля не инкапсулированы, а тельца Мейснера инкапсулированы.

Клетки Меркеля и тельца Мейснера являются двумя из четырех типов первичных тактильных механорецепторов в коже человека. Они чувствительны к раздражителям, которые физически деформируют их плазматическую мембрану.

Однако два других типа первичных тактильных механорецепторов встречаются глубже в коже. Это окончания Раффини и тельца Пачини.

Пятый тип первичных механорецепторов – концевые луковицы Краузе, которые встречаются только в специализированных областях кожи.

Ключевые области покрыты

1. Что такое клетки Меркель
– определение, местоположение, ответ
2. Что такое мейсснеровские корпускулы
– определение, местоположение, ответ
3.

Каковы сходства между клетками Меркеля и тельцами Мейснера
– Краткое описание общих черт
4.

В чем разница между ячейками меркеля и тельцами мейснера
– Сравнение основных различий

Основные условия

Корпус Мейсснера, клетки Меркеля, легкое прикосновение, низкочастотные вибрации, первичные тактильные механорецепторы 

Что такое клетки Меркель

Клетки Меркеля являются одним из двух типов первичных тактильных механорецепторов, расположенных вблизи верхней поверхности кожи. Они встречаются в коже с волосами и без волос. Кожа без волос называется гладкой кожей; этот тип кожи встречается в ладонях, пальцах, подошвах ног и губах. Кроме того, кончики пальцев и губ особенно содержат много клеток Меркеля.

Рисунок 1: ячейка Меркель

Кроме того, нервные окончания клеток Меркеля не инкапсулированы и медленно адаптируются. Они реагируют на легкое прикосновение. Здесь легкое прикосновение – это различающее прикосновение, тип светового давления, которое точно определяет местоположение стимула. Хотя восприимчивое поле ячеек Меркеля мало, оно имеет четко очерченную границу.

Что такое Мейснер Корпускулы

Тельца Мейсснера являются другим типом первичных тактильных механорецепторов, расположенных вблизи верхней поверхности кожи. Они в основном встречаются в гладкой коже на веках и кончиках пальцев. Что еще более важно, тельца Мейснера реагируют на низкочастотные колебания или трепетание. Они также реагируют на тонкое прикосновение и давление.

Рисунок 2: Корпус Мейснера

Тем не менее, нервные окончания мейсснеровских корпускул инкапсулированы и заполнены жидкостью. Более того, они быстро адаптируются к раздражителю.

Сходства между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера

  • Клетки Меркеля и тельца Мейснера представляют собой два типа первичных тактильных механорецепторов в коже человека.
  • Оба нервных окончания происходят чуть ниже эпидермиса кожи. Следовательно, они представляют собой два типа первичных тактильных механорецепторов, расположенных по направлению к поверхности кожи.
  • Кроме того, они состоят из механически закрытых ионных каналов, которые открываются и закрываются в зависимости от стимулов.

Определение

Клетки Меркеля относятся к клеткам, которые встречаются в базальной части эпидермиса, характеризуются плотными гранулами в его цитоплазме, тесно связанными с немиелинизированным кончиком нервного волокна, и, вероятно, функционируют в тактильном сенсорном восприятии. Тельца Мейсснера относятся к любому из маленьких эллиптических осязательных конечных органов в безволосой коже, содержащих многочисленные поперечно расположенные осязательные клетки и тонкие сплющенные нервные окончания.

Тип сенсации

Основное различие между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера состоит в том, что клетки Меркеля реагируют на легкое прикосновение, а тельца Мейснера реагируют на низкочастотные колебания.

Приспособление

Адаптация также является основным различием между клетками Меркеля и тельцами Мейснера. Клетки Меркеля медленно адаптируются, а тельца Мейсснера быстро адаптируются.

Инкапсуляция

Кроме того, клетки Меркеля не инкапсулированы, а тельца Мейснера инкапсулированы. Следовательно, это еще одно различие между ячейками Меркеля и тельцами Мейснера.

Место нахождения

Кроме того, клетки Меркеля встречаются на верхней поверхности кожи с волосами или голыми, в то время как тельца Мейснера встречаются в гладкой коже на веках и кончиках пальцев.

Заключение

Как клетки Меркеля, так и тельца Мейснера являются первичными тактильными механорецепторами, расположенными вблизи верхней поверхности кожи. Ячейки Меркеля реагируют на легкие прикосновения, а тельца Мейснера реагируют на низкочастотные колебания. Таким образом, основное различие между клетками Меркеля и тельцами Мейснера заключается в типе стимулов, на которые они реагируют.

Рекомендации:

1. «Соматосенсация | Безграничная биология».Lumen LearningЛюмен,

Источник: https://ru.strephonsays.com/what-is-the-difference-between-merkel-cells-and-meissner-corpuscles

«Ещё полчаса, и мне конец». История великого альпиниста, покорившего Эверест без кислорода

Тело мейснера

Ровно 40 лет назад выдающийся итальянский альпинист Райнхольд Месснер совершил один из своих безумных поступков. Он первым в истории взошёл на Эверест в одиночку, да ещё и без кислородного баллона.

Восхождение совпало с сезоном муссонов, но даже это не остановило экстремала.

Ему нравилось делать то, чего никто не делал. Адреналин и чувство опасности – то, что двигало Месснера на протяжении всей жизни.

Иногда за это приходилось платить слишком высокую цену.

Приказано спускаться. Как советские альпинисты героически покорили Эверест

Экспедиция из СССР сделала то, что казалось невозможным. Но Брежневу до этого не было дела.

Никто не знал, что он делает

Райнхольд родился и вырос в удивительном по красоте Южном Тироле в Италии. Прекрасные Доломитовые Альпы покорили его с детства, и он с удовольствием занимался скалолазанием. Ещё в студенческие годы Месснер начал совершать серьёзные восхождения. Причём делал он это весьма нетипично.

Большинство альпинистов берут с собой огромное количество коммуникационного оборудования, потому что им важно поддерживать контакт с родными и близкими, а также с телевизионщиками, чтобы получить свою минуту славы. Это нормальное желание амбициозного человека. Многим важно, чтобы друзья видели их по телевизору и восхищались их геройствами.

Но только не для Месснера.

У него всегда и во всём был свой путь. Ему нравилось быть там, куда не ступала нога человека. И чем меньше людей об этом знает, тем лучше. Поэтому никто не знал, где он и что делает в данный момент. В какой-то степени Райнхольд делал это для того, чтобы родные не переживали лишний раз. А в какой-то степени ему было просто наплевать на возможную славу и известность.

Не такой он человек.

[attention type=yellow]

«Путь только вниз…» Как советские альпинисты впервые покорили Эверест

[/attention]

35 лет назад первые советские альпинисты добрались до вершины Эвереста. Повторить маршрут той экспедиции никто не решился до сих пор.

Безумные рекорды

Месснер установил рекорд, в который сложно поверить. Он первым в истории человечества покорил все 14 восьмитысячников мира – горных вершин высотой более 8000 метров. А тот факт, что некоторые из них он покорил в одиночку и без кислородного баллона, поражает ещё сильнее.

Когда 20 августа 1980 года он взобрался на Эверест без чьей-либо помощи, то настолько устал, что даже не чувствовал никакого момента торжественности. Просто очередной день в горах. Ничего особенного. Он вообще ненавидит сидеть дома. После покорения восьмитысячников Райнхольд решил заняться покорением пустынь.

Он пересекал Антарктиду и Гренландию, достигал Северного и Южного полюсов, проходил полностью пустыню Гоби. И даже побывал на нашем Алтае.

Месснеру сейчас 75 лет, и это для него не повод расслабиться на пенсии и наконец-то устроиться поудобнее на диване перед телевизором.

Он по-прежнему путешествует по горам, посещает лагеря высочайших вершин мира и не думает останавливаться.

Первая и последняя. Как русская девушка добралась до «крыши мира»

Альпинистка Екатерина Иванова взошла на Эверест, отрубила косу топором, получила гору, названную в свою честь, и погибла под лавиной.

Трагедия с братом и обморожение пальцев

Однако не всё и не всегда получалось идеально. Трагедии в альпинизме на столь высоком в прямом смысле уровне порой неизбежны.

В 1970 году во время спуска с вершины Нанга-Парбата в лавине погиб его родной брат Гюнтер, а сам Райнхольд получил сильное обморожение пальцев на ногах. В итоге шесть из них пришлось ампутировать.

А тело брата было найдено лишь спустя 35 лет пакистанскими альпинистами…

В 1972 году трагедией завершилось ещё одно восхождение Месснера на гору Манаслу в Гималаях. Там он потерял своего напарника по связке. Конечно, Райнхольд сильно переживал эти моменты, но принимал опыт и шёл дальше.

[attention type=red]

Слишком сильно он был одержим тем, что делает. Полностью избежать рисков в таком деле невозможно, и он это прекрасно понимал и осознавал последствия.

[/attention]

Памятники из людей. Как убивает Эверест?

Почему спуск с вершины коварнее подъёма, чем опасны зелёные ботинки и как лавина и буран унесли десятки жизней на Эвересте.

«Ещё полчаса и мне конец»

То, что для кого-то является безумием, для Месснера было нормой жизни. Как сходить в магазин за хлебом. Однако даже у таких, казалось бы, стальных людей случаются моменты, когда они находятся на грани. После восхождения на Эверест без кислородного баллона Райнхольд написал книгу «Хрустальный горизонт», где ярко описал свои эмоции.

«Опускаюсь на снег, тяжёлый, как камень. Отдохнуть бы хоть самую малость, забыть обо всём на свете. Но здесь не отдыхают. Я выработан и опустошён до предела. Ещё полчаса и мне конец. От усталости не только отяжелело тело, но и мозг отказывается перерабатывать воспринимаемое. Что, уже вечер? Нет, сейчас 16 часов. Пора уходить…»

Источник: https://www.championat.com/other/article-4111117-istorija-velichajshego-alpinista-sovremennosti-rajnholda-messnera--tragedija-i-pobedy.html

Эффект Мейснера

Тело мейснера

Дажеболее важным свойством сверхпроводника,чем нулевое электрическое сопротивление,является так называемый эффект Мейснера,заключающийся в вытеснении постоянногомагнитного поля из сверхпроводника.

Изэтого экспериментального наблюденияделается вывод о существованиинезатухающих токов внутри сверхпроводника,которые создают внутреннее магнитноеполе, противоположно направленноевнешнему, приложенному магнитному полюи компенсирующее его.

Достаточносильное магнитноеполепри данной температуреразрушает сверхпроводящее состояниевещества.

Магнитное поле с напряжённостью Нc,которое при данной температуре вызываетпереход вещества из сверхпроводящегосостояния в нормальное, называется критическимполем.

При уменьшении температурысверхпроводника величина Нcвозрастает.Зависимость величины критического поляот температуры с хорошей точностьюописывается выражением

,

где —критическое поле при нулевой температуре.Сверхпроводимость исчезает и припропускании через сверхпроводникэлектрического тока сплотностью,большей, чем критическая,поскольку он создаёт магнитное поле,большее критического.

Разрушениесверхпроводящего состояния под действиеммагнитного поля отличается усверхпроводников I и II рода. Длясверхпроводников II рода существует 2значениякритических поля: Нc1прикотором магнитное поле проникает всверхпроводник в виде вихрей Абрикосоваи Нc2— при котором происходитисчезновение сверхпроводимости.

Изотопический эффект

Изотопическийэффект усверхпроводников заключается в том,что температуры Тс обратнопропорциональны квадратным корням изатомных масс изотопов одногои того же сверхпроводящего элемента.Как следствие моноизотопные препаратынесколько отличаются по критическимтемпературам от природной смеси и отдруг друга[14].

Момент Лондона

Вращающийсясверхпроводник генерирует магнитноеполе,точно выровненное с осью вращения,возникающий магнитный момент получилназвание «моментЛондона».

Он применялся, в частности, в научномспутнике «GravityProbe B»,где измерялись магнитные поля четырёхсверхпроводящих гироскопов,чтобы определить их оси вращения.

Поскольку роторами гироскопов служилипрактически идеально гладкие сферы,использование момента Лондона былоодним из немногих способов определитьих осьвращения.

Применениесверхпроводимости

Достигнутызначительные успехи вполучении высокотемпературнойсверхпроводимости.

На баземеталлокерамики, например, составаYBa2Cu3Ox, полученывещества, для которых температура Тcпереходав сверхпроводящее состояние превышает77 К (температурусжиженияазота).

К сожалению, практически всевысокотемпературные сверхпроводникине технологичны (хрупки, не обладаютстабильностью свойств и т. д.),вследствие чего в технике до сих порприменяются в основном сверхпроводникина основе сплавов ниобия.

Явлениесверхпроводимости используется дляполучения сильных магнитных полей(например, в циклотронах), поскольку припрохождении по сверхпроводнику сильныхтоков, создающих сильные магнитныеполя, отсутствуют тепловые потери.

Однако в связи с тем, что магнитное полеразрушает состояние сверхпроводимости,для получения сильных магнитных полейприменяются т. н. сверхпроводники IIрода, в которых возможно сосуществованиесверхпроводимости и магнитного поля.

[attention type=green]

В таких сверхпроводниках магнитноеполе вызывает появление тонких нитейнормального металла, пронизывающихобразец, каждая из которых несёт квантмагнитного потока (вихриАбрикосова). Вещество же междунитями остаётся сверхпроводящим.

[/attention]

Поскольку в сверхпроводнике II рода нетполного эффекта Мейснера, сверхпроводимостьсуществует до гораздо больших значениймагнитного поля Hc2. Втехнике применяются, в основном, следующиесверхпроводники:

СоединениеTc, Kjc, А/см2 (Тл), при 4,2 КBc, Тл (T, K)
NbTi9,5-10,5(3-8)·104 (5)12,5-16,5 (1,2)12 (4,2)
Nb3Sn18,1-18,5(1-8)·105 (0)24,5-28 (0)
NbN14,5-17,8(2-5)·107 (18)25 (1,2)8-13 (4,2)

Существуютдетекторы фотоновнасверхпроводниках. В одних используетсяналичие критического тока, используюттакжеэффектДжозефсона,андреевскоеотражениеи т. д. Так,существуют сверхпроводниковыеоднофотонные детекторы (SSPD)[16]длярегистрации единичных фотонов ИКдиапазона, имеющие ряд преимуществперед детекторами аналогичного диапазона(ФЭУидр.), использующими другие способырегистрации.

Сравнительныехарактеристики наиболее распространенныхдетекторов ИК-диапазона, основанные нена свойствах сверхпроводимости (первыечетыре), а также сверхпроводниковыедетекторы (последние три):

Вид детектораМаксимальная скорость счета, c−1Квантовая эффективность, %, c−1[17]NEP Вт[18]
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)1·106≈20≈6·103≈1·10-17
R5509-43 PMT (Hamamatsu)9·10611,6·104≈1·10-16
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)5·1060,01≈1·10-16
Mepsicron-II (Quantar)1·1060,0010,1
STJ5·10360
TES5·10390менее 1·10-3менее 1·10-19
SSPD7·10730менее 1·10-36·10-18

Вихрив сверхпроводниках второго рода можноиспользовать в качестве ячеек памяти.Подобное применение уже нашли некоторыемагнитные солитоны.Существуют и более сложные дву- итрёхмерные магнитные солитоны,напоминающие вихри в жидкостях, толькороль линий тока в них играют линии, покоторым выстраиваются элементарныемагнитики (домены).

Отсутствиепотерь на нагревание при прохождениипостоянного тока через сверхпроводникделает привлекательным применениесверхпроводящих кабелей для доставкиэлектричества, так как один тонкийподземный кабель способен передаватьмощность, которая традиционным методомтребует создания цепи линииэлектропередачс несколькимикабелями много большей толщины.Проблемами, препятствующими широкомуиспользованию является стоимостькабелей и их обслуживания — черезсверхпроводящие линии необходимопостоянно прокачивать жидкий азот.Первая коммерческая сверхпроводящаялиния электропередачи была запущена вэксплуатацию фирмой American SuperconductorнаЛонг-АйлендевНью-Йоркевконце июня 2008 года[19].Энергосистемы Южной Кореи собираютсясоздать к 2015 году сверхпроводящие линииэлектропередачи общей длиной в 3000км[20].

Важноеприменение находят миниатюрныесверхпроводящие приборы-кольца — сквиды,действие которых основано на связиизменения магнитного потока и напряжения.Они входят в состав сверхчувствительныхмагнитометров, измеряющихмагнитноеполе Земли, а также используемыхв медицине для получения магнитограммразличных органов[21].

Сверхпроводникитакже применяются в маглевах.

Явлениезависимости температуры перехода всверхпроводящее состояние от величинымагнитного поля используется в криотронах—управляемых сопротивлениях.

Источник: https://studfile.net/preview/5992818/page:3/

Эффект Мейсснера

Тело мейснера

Эффект Мейсснера был первым шагом к пониманию природы сверхпроводимости. Он открыт в 1933 г. Мейсснером и Оксенфельдом, соответственно иногда его называют эффектом Мейсснера — Оксенфельда.

Суть его состоит в том, что магнитного поля внутри сверхпроводника нет ($\overrightarrow{B}=0,\ \overrightarrow{H}=0$). Именно это свойство отличает сверхпроводник от идеального проводника.

В проводнике магнитное поле может сохраняться на протяжении некоторого времени, его еще называют «вмороженное поле». В том случае, если проводник, который находится в магнитном поле, переходит в сверхпроводящее состояние, то внешнее магнитное поле выталкивается из него.

Причем, необходимо отметить, что магнитное поле выталкивается только из объема самого проводника, а не из области, которая охватывается сверхпроводником.

Определение 1

Явление выталкивания магнитного поля из объема сверхпроводника называется эффектом Мейсснера. При охлаждении сверхпроводника ниже критической температуры, магнитное поле вытесняется из него.

  • Курсовая работа 410 руб.
  • Реферат 240 руб.
  • Контрольная работа 200 руб.

Во всех проводниках наблюдается эффект Мейсснера. Чистые вещества — сверхпроводники немногочисленны. Чаще явление сверхпроводимости имеется у сплавов.

У чистых веществ наблюдается полный эффект Мейсснера, у сплавов наблюдается частичное вытеснение магнитного поля из объема.

Вещества, у которых проявляется полный эффект Мейсснера, являются сверхпроводниками первого рода, сверхпроводники, обладающие частичным эффектом Мейсснера – сверхпроводники второго рода.

У сверхпроводников второго рода в объеме присутствуют круговые токи, которые порождают магнитное поле, однако магнитное поле при этом распределено в виде отдельных нитей.

В реальных сверхпроводниках все же существует некоторая глубина, на которую магнитное поле проникает внутрь. Она зависит от температуры и геометрии тела. При температурах, которые ниже критической на 1-2 К магнитное поле проникает в сверхпроводник на глубину около ${10}{-5}см$.

Экспериментальное доказательство существования эффекта

Эффект Мейсснера — Оксенфельда наглядно демонстрируется в «зависании» магнита над поверхностью сверхпроводника. На тарелку из сверхпроводника, которая имеет температуру ниже критической, опускают маленький магнит. В тарелке появляются незатухающие индукционные токи. Эти токи отталкивают магнит, что проявляется в его парении над тарелкой.

Это явление можно наблюдать, если магнит положить на тарелку с температурой выше критической, а потом систему охладить. После прохождения температуры ниже критической магнит начнет парить.

Выталкивание магнитного поля из сверхпроводника сопровождается изменением магнитных потоков, а значит и порождением индукционных токов.

[attention type=yellow]

Данные токи определяются взаимным расположением магнита и тарелки и не зависят от того, как оно достигалось.

[/attention]

Допустим, что у нас имеется сверхпроводник первого рода в форме шара. Внешние условия, в которых находится сверхпроводник, будем описывать температурой и индукцией внешнего магнитного поля. Сверхпроводник находится в магнитном поле (B) при температуре выше $T_k$ (рис.1 (а)). Уменьшим температуру до $T\le T_k\ $(рис. 1(b)). Выключим магнитное поле (при $T\le T_k$) рис.1 (с).

На рис.2 (a,b,c) даны изображения силовых линий магнитного поля, если в поле находится идеальный проводник (шар), при таких же условиях, что и сверхпроводник.

Рисунок 1. Поверхностный ток – следствие эффекта Мейсснера

Так как магнитное поле в объеме сверхпроводника отсутствует, то значит, что в нем существует только поверхностный ток. Этот ток является реальным физически, следовательно, занимает тонкий слой около поверхности сверхпроводника.

Магнитное поле тока нивелирует внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом проявляются формальные черты диамагнетика в поведении сверхпроводника. Но, надо отметить, что при этом сверхпроводник диамагнетиком не является, так как внутри него намагниченность равна нулю.

Критическое магнитное поле

Если увеличивать величину $\overrightarrow{B}$ внешнего магнитного поля (или напряжённость магнитного поля) выше определенного значения, то сверхпроводимость вещества исчезнет.

То есть магнитное поле разрушает сверхпроводимость, вещество приходит в нормальное состояние, магнитное поле проникает внутрь тела.

Магнитное поле, при котором происходит переход из сверхпроводящего в обычное состояние вещества, называют критическим ($B_k,H_k\ $).

Критическое поле зависит от температуры. Критическое поле можно определить как такое внешнее магнитное поле, при котором при заданной температуре сверхпроводящая и нормальная фазы вещества находятся в равновесии.

Критическое поле для чистых металлов не выше, чем ${10}3Гс.\ $Не так давно обнаружены «жесткие» сверхпроводники, для которых критические поля существенно выше.

Если полагать, что сверхпроводник имеет форму длинного цилиндра, а внешнее поле однородно и параллельно оси провода, тогда магнитное поле на поверхности тела имеет одинаковые значения для всех точек. Если внешнее поле увеличивать, то оно достигает критического значения во всех точках в одно время. При этом тело целиком перейдет в нормальное состояние.

Если форма сверхпроводника отличается от длинного цилиндра, то ситуация существенно усложняется. Рассмотрим, например сверхпроводящий шар, внесенный в магнитное поле. Максимальное значение магнитное поле на поверхности шара достигает на экваторе.

[attention type=red]

Следовательно, ранее всего критического значения магнитное поле достигнет именно там, значит, исчезновение сверхпроводимости должно начинаться именно на экваторе. Уничтожение сверхпроводимости в магнитном поле происходит в виде превращения шара в совокупность чередующихся тонких слоев (областей – доменов) из сверхпроводящих и нормальных фаз.

[/attention]

Данное состояние сверхпроводника из сверхпроводящих и нормальных фаз, связанное с формой и вызванное магнитным полем, называют промежуточным состоянием.

Пример 1

Задание: Изобразите картину силовых линий для сверхпроводника, который имеет форму кольца при $a)Т> Т_k,\ H

Как известно, согласно эффекту Мейсснера — Оксенфельда магнитное поле сверхпроводника всегда равно нулю. Это свойство сверхпроводника отличает его от проводника. В случае (а) при $Т>Т_k,\ H

Рисунок 2.

Пример 2

Задание: Можно ли разрушить сверхпроводимость, если увеличивать силу тока, которая течет в сверхпроводнике?

Решение:

Сверхпроводимость можно разрушить, если сила тока превысит некоторое критическое значение (критический ток). Это явление – следствие существования критического магнитного поля. Так как ток, текущий по сверхпроводнику порождает магнитное поле. Когда это поле достигнет критического значения, начинается разрушение сверхпроводимости.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/mehanizmy_elektroprovodnosti/effekt_meyssnera/

Квантовая левитация (эффект Мейснера): научное объяснение

Тело мейснера

Левитация – это преодоление силы тяжести, при которой субъект или объект находится в пространстве без опоры. Слово «левитация» происходит от латинского Levitas, что означает «легкость».

Левитацию неправильно приравнивать к полету, потому что последний основан на сопротивлении воздуха, именно поэтому птицы, насекомые и другие животные летают, а не левитируют.

Левитация в физике

Левитация в физике относится к устойчивому положению тела в гравитационном поле, при этом тело не должно касаться других объектов. Левитация подразумевает некоторые необходимые и труднодостижимые условия:

  • Сила, которая способна компенсировать гравитационное притяжение и силу тяжести.
  • Сила, которая способна обеспечить устойчивость тела в пространстве.

Из закона Гаусса следует, что в статическом магнитном поле статические тела или объекты не способны к левитации. Однако если сменить условия, то можно достичь левитации.

Квантовая левитация

Широкой публике о квантовой левитации впервые стало известно в марте 1991 года, когда в научном журнале Nature было опубликовано интересное фото.

На нем директор Токийской исследовательской лаборатории по сверхпроводимости Дон Тапскотт стоял на керамической сверхпроводящей пластине, а между полом и пластиной не было ничего.

Фотография оказалась настоящей, а пластина, которая вместе со стоящим на ней директором весила около 120 килограммов, могла левитировать над полом благодаря эффекту сверхпроводимости, известному как эффект Мейснера-Оксенфельда.

[attention type=green]

Так называют тип пребывания в подвешенном состоянии в магнитном поле тела, содержащего воду, которая сама по себе является диамагнетиком, то есть материалом, атомы которого способны намагничиваться против направления основного электромагнитного поля.

[/attention]

В процессе диамагнитной левитации основную роль играют диамагнитные свойства проводников, атомы которых под действием внешнего магнитного поля слегка изменяют параметры движения электронов в их молекулах, что приводит к появлению слабого магнитного поля, противоположного по направлению основному. Эффекта этого слабого электромагнитного поля достаточно, чтобы преодолеть силу тяжести.

https://www.youtube.com/watch?v=L6CWQSZoKpM

Чтобы продемонстрировать диамагнитную левитацию, ученые многократно проводили опыты на небольших животных.

Этот вид левитации использовался в экспериментах на живых объектах. Во время опытов во внешнем магнитном поле с индукцией около 17 Тесла было достигнуто подвешенное состояние (левитация) лягушек и мышей.

По третьему закону Ньютона, свойства диамагнетиков можно использовать и наоборот, то есть для левитации магнита в поле диамагнетика или для его стабилизации в электромагнитном поле.

Диамагнитная левитация по своей природе идентична квантовой левитации. То есть как и при воздействии эффекта Мейснера, происходит абсолютное вытеснение из материала проводника магнитного поля.

Небольшим отличием является лишь то, что для достижения диамагнитной левитации необходимо значительно более сильное электромагнитное поле, однако при этом совершенно не нужно охлаждать проводники, чтобы добиться их сверхпроводимости, как в случае с квантовой левитацией.

В домашних условиях можно даже поставить несколько опытов по диамагнитной левитации, например, при наличии двух пластин висмута (который является диамагнетиком) можно установить в подвешенное состояние магнит с невысокой индукцией, около 1 Тл. Кроме того, в электромагнитном поле с индукцией в 11 Тесла можно стабилизировать в подвешенном состоянии небольшой магнит, регулируя его положение пальцами, при этом совершенно не касаясь магнита.

Часто встречающимися диамагнетиками являются практически все инертные газы, фосфор, азот, кремний, водород, серебро, золото, медь и цинк. Даже человеческое тело является диамагнетиком в правильном электромагнитном магнитном поле.

Магнитная левитация

Магнитная левитация – это эффективный метод поднятия объекта с использованием магнитного поля. В этом случае магнитное давление используется для компенсации силы тяжести и свободного падения.

Согласно теореме Ирншоу, нельзя удерживать объект в гравитационном поле устойчиво. То есть левитация при таких условиях невозможна, однако если принять во внимание механизмы действия диамагнетиков, вихревых токов и сверхпроводников, то можно достичь эффективной левитации.

Если магнитная левитация обеспечивает подъемную силу при механической поддержке, такое явление принято называть псевдолевитацией.

Эффект Мейснера

Эффект Мейснера – это процесс абсолютного вытеснения магнитного поля из всего объема проводника. Обычно это происходит в процессе перехода проводника в сверхпроводящее состояние. Именно этим сверхпроводники отличаются от идеальных – при том, что у обоих сопротивление отсутствует, магнитная индукция идеальных проводников остается неизменной.

Впервые это явление наблюдали и описали в 1933 году двое немецких физиков – Мейснер и Оксенфельд. Именно поэтому иногда квантовую левитацию называют эффектом Мейснера-Оксенфельда.

[attention type=yellow]

Из общих законов электромагнитного поля следует, что при отсутствии в объеме проводника магнитного поля в нем присутствует только поверхностный ток, который занимает пространство у поверхности сверхпроводника. При этих условиях сверхпроводник ведет себя так же, как и диамагнетик, при этом таковым не являясь.

[/attention]

Эффект Мейснера разделяют на полный и частичный, в зависимости от качества сверхпроводников. Полный эффект Мейснера наблюдается, когда магнитное поле вытесняется полностью.

Высокотемпературные сверхпроводники

В природе мало чистых сверхпроводников. Большинство их материалов, обладающих свойствами сверхпроводимости, являются сплавами, у которых чаще всего наблюдается лишь частичный эффект Мейснера.

В сверхпроводниках именно способность полностью вытеснять магнитное поле из своего объема разделяет материалы на сверхпроводники первого и второго типов. Сверхпроводниками первого типа являются чистые вещества, например, ртуть, свинец и олово, способные даже при высоких магнитных полях продемонстрировать полный эффект Мейснера.

Сверхпроводники второго типа – чаще всего сплавы, а также керамика или некоторые органические соединения, которые в условиях магнитного поля с высокой индукцией способны лишь на частичное вытеснение магнитного поля из своего объема.

Тем не менее в условиях очень малой индукции магнитного поля практически все сверхпроводники, в том числе и второго типа, способны на полный эффект Мейснера.

Известно несколько сотен сплавов, соединений и несколько чистых материалов, обладающих характеристиками квантовой сверхпроводимости.

Опыт «Гроб Магомета»

«Гроб Магомета» – это своеобразный фокус с левитацией. Так называли опыт, наглядно демонстрирующий эффект.

Согласно мусульманской легенде, гроб пророка Магомеда находился в воздухе в подвешенном состоянии, без какой-либо опоры и поддержки. Именно поэтому у опыта такое название.

Научное объяснение опыта

Сверхпроводимость может быть достигнута лишь при очень низких температурах, поэтому сверхпроводник необходимо заранее охладить, например, при помощи высокотемпературных газов, таких как жидкий гелий или жидкий азот.

Затем на поверхность плоского охлажденного сверхпроводника помещают магнит. Даже в полях с минимальной магнитной индукцией, не превышающей 0,001 Тесла, магнит поднимается вверх над поверхностью сверхпроводника примерно на 7-8 миллиметров. Если постепенно увеличивать индукцию магнитного поля, расстояние между поверхностью сверхпроводника и магнитом будет увеличиваться все больше и больше.

Магнит буде продолжать левитировать до того момента, пока внешние условия не изменятся и сверхпроводник не потеряет свои сверхпроводящие характеристики.

Источник: https://FB.ru/article/475425/kvantovaya-levitatsiya-effekt-meysnera-nauchnoe-obyyasnenie

Сам себе врач
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: