とりまとめ途中記事から 34 第11章3 マイスナー効果 |
by Ichiro Nakayama フォロー中のブログ
最新のコメント
検索
タグ
最新の記事
外部リンク
ファン
記事ランキング
ブログジャンル
画像一覧
|
2023年 04月 14日
1.現在の理解 超伝導体を弱い磁場中で冷却してゆくとき,超電導転移温度 (臨界温度Tc) 以下では磁束が超電導体の外へ追出されて完全反磁性になる。この性質をマイスナー効果という。 1933年 W.マイスナーと R.オクセンフェルトによって発見された。超電導体であるためには、電気抵抗がゼロである(完全導電性)とともに、このマイスナー効果が必要条件とされる。外部磁場がない状態で物質を冷却して超電導状態になってから、外部磁場を加えると内部磁場は電磁誘導により外部磁場を打ち消すようになり、超電導体内には磁場がない状態になる。これはマイスナー効果というものを考えなくても、電磁誘導の法則だけで説明できる。すなわち、超電導体は電気抵抗がゼロであるから、外部磁場をかけた瞬間に誘導電流が発生して、その誘導電流がつくる磁場が外部磁場を打ち消すというものである。しかしマイスナー効果は外部磁場の変化がなくても生じるため、電磁誘導では説明のつかない超電導特有の現象である。 (コトバンク、Wikipedia 参考) 超電導状態になった金属は完全な反磁性体となるので,磁力線はその内部に侵入することはできなくなる.超電導状態となった円盤(超電流を流していない。)の上に磁石をおくと,この効果のために磁力線が超電導体を避けるようになる。よく超電導体のデモンストレーションに利用される磁石が浮き上がる現象は、マイスナー効果だけではなく、ピン止め効果と合わせた現象である。ピン止め効果とは超電導体物質の内部に含まれる微量の不純物などに磁力線が捕らえられ、ピンで止めたように動かなくなる現象である。 2.エネルギー体理論 超電導状態になった金属は完全な反磁性体となるので,磁力線はその内部に侵入することはできなくなる.超電導と同時に出現する現象であるが、超電導を特徴づける超電導性のみでは、この効果を説明できない。しかし、エネルギー体理論では、超電導とほぼ同じ理由となる。マイスナー効果は、超低温で、超電導現象と同時に出現する現象であるから、超低温を軸とした同じメカニズムが働いていると考えられる。そのメカニズムとは、これまでと同様に、電子の姿から来るものである。 電子は、エネルギー細胞体が膨張と収縮を繰り返しながら、位相をずらして回転する波である。中心が粒子部で、赤道部で広がる裾野が電磁場の働きをする。磁石の磁場は、この電子の回転する波が広がった裾野部が重なったものである。従って、磁場は、非常に薄い磁場の幕が層のように重なっていると捉えることが出来る。 磁場が導体内部に侵入すると、自由電子の回転する波の裾野の広がりと交差する。そうすると電子は、磁場のエネルギーを避けるように姿勢を回転させ、磁場と平行な姿勢を取る。磁場は、非常に薄い膜の層とみなせるので、電子は、磁場の層に平行な姿勢となって、この薄い層の間に入り安定する。この様子を描いたのが図3である。つまり、通常の温度では、磁場が導体内部に入ると、導体内の自由電子は、磁場に平行な姿勢となり、磁場との摩擦を避けようとする。このため、磁場が導体内部に入ることが出来る。ところが、超低温になると、事情が異なる。その原因は2つ挙げられる。 1つ目は、この裾野の広がりが狭まり、導体内部の自由電子が作る電磁場が少なくなる。この結果、電子の回転する波の裾野の広がりが無いので、磁場に平行な姿勢となりえない。つまり、電子は、外部から侵入してきた磁場を避けようとしないのである。導体内には、電子の磁場のない空間が広がるから、磁場が容易に侵入できそうであるが、そうはならない。次の2つ目の理由が、磁場の侵入を邪魔するのである。 2つ目は、電子の回転する波の裾野の広がりがなくなり、電磁場の無い空間が、導体内部に広がると、電子同士が接近し易くなるのである。つまり、電子の粒子部同士が接近するため、電子の存在密度が大きくなり、磁場がはねのけられる頻度が増えるのである。その結果、磁場は超電導体内に侵入できないのである。この様子を描いたのが図4である。これがマイスナー効果の起きる理由である。ただし、電子が結合してブースアインシュタイン粒子のようになっているかなど詳細な電子の様子についは、ここで断定できない。 3.結論 マイスナー効果も、超電導と同様に超低温で発生する電磁気現象である。現在、超電導とマイスナー効果は、別の現象と考えられているが、エネルギー体理論では、ほぼ同じ原因で発生する現象であることが分る。超電導もマイスナー効果も、電子の回転する波の裾野の広がりが狭小となることによって、電子の電磁作用の縮小と、粒子部の接近により存在密度の増加が原因で発生する現象である。
by TheoryforEvery
| 2023-04-14 13:45
| ☆とりまとめ途中記事から
|
Comments(0)
|
ファン申請 |
||