Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 3. Электричество" -> 143

Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 3. Электричество — М.: Наука , 1996. — 704 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit31996.pdf
Предыдущая << 1 .. 137 138 139 140 141 142 < 143 > 144 145 146 147 148 149 .. 280 >> Следующая

10. Физическая природа сверхпроводимости была понята только в 1957 г. Еще задолго до этого Ландау была создана теория сверхтекучести гелия II. Оказалось, что сверхтекучесть — это макроскопический квантовый эффект. Однако перенести теорию Ландау на явление сверхпроводимости мешало то обстоятельство, что атомы гелия, обладая нулевым спином, подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. Электро-
у!----------------------~z. ны же, обладая половинным спинсм,
*0 ' подчиняются принципу Паули и ста-
Рис. 202. тистике Ферми — Дирака (см. т. II,
§ 82). Для таких частиц невозможна бозе-эйнштейновская конденсация, необходимая для возникновения сверхтекучести. Решающий шаг в понимании сверхпроводимости был сделан американскими физиками Бардином (р. 1908), Купером (р. 1930) и Шриффером (р. 1931). Их теория в математическом отношении была усовершенствована советским физиком Н. Н. Боголюбовым (р. 1909). Основная идея заключается в следующем.
Между электронами металла существует кулоновское отталкивание. Однако оно в значительной степени ослаблено экранирующим действием положительных ионов решетки. Между тем взаимодействие электронов с колебаниями решетки приводит к слабому притяжению между ними. Это притяжение есть квантовый эффект. Оно при определенных условиях может превзойти кулоновское отталкивание между электронами, и тогда электроны группируются в пары (куперовские пары). Эти пары, обладая нулевым спином, ведут себя как бозе-частицы и переносят электрический ток в сверхпроводниках. Ограничимся этим замечанием, так как здесь невозможно входить в теорию сверхпроводимости по существу.
ЗАДАЧ И
1. Сверхпроводящие катушки с самоиндукциями L\ и Lg соединены параллельно и включены в цепь гальванической батареи с электродвижущей силой 8 (рис. 203). Найти установившиеся токи в катушках е^и <?/ 2 и ток в общей цепи©^, если коэффициентом взаимной индукции катушек можно пренебречь.
Решение. По закону Ома <?Г — &! (R г). До включения батареи магнитный поток через сверхпроводящий контур A BCD был равен нулю. Он
СВЕРХПРОВОДНИКИ И ИХ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
343
сохранится таковым и после включения тока, т. е. Z,x?7Х — — 0, откуда
(?7 ^ Z,2
(80.7)
Присоединив сюда уравнение ?7 ?7г=?7, найдем токи ?7 \ и ?7 г в отдельности.
2. В замкнутой сверхпроводящей обмотке электромагнита возбужден постоянный ток (?7 (рис. 204). В магнитопроводе из мягкого железа с магнитной проницаемостью ц имеется небольшой зазор толщины /, так что рассеянием магнитного поля в зазоре можно пренебречь. Длина магнитопровода (вместе с зазором) равна L. Чему будет равен ток ?7 й в обмотке электромагнита, если в зазор вставить пластину толщины I из того же железа?
Ответ. е70 = 1+(|i_1)//L •
3. Длинный сверхпроводящий цилиндр (из сверхпроводника I рода) внесен в постоянное однородное магнитное поле В, направленное параллельно оси цилиндра. Определить силу /, действующую на единицу площади боковой поверхности цилиндра.
Ответ. / = В-/(8 л) (давление, направленное к оси цилиндра).
Рис. 203.
4. Кольцо из тонкой проволочки помещено в однородное магнитное поле В = = 10 Гс, перпендикулярное к плоскости кольца, и охлаждением переведено в сверхпроводящее состояние. Найти силу тока в кольце после выключения магнитного поля, если радиус кольца R = 5 см, а радиус проволоки а — 1 мм.
Указание. Самоиндукция тонкого проволочного кольца (если ток течет по его поверхности) в гауссовой системе дается выражением
L = 4nR [In (8R/a) — 2].
От в е т. ^=-^^- = 9,4.101» СГСЭ-ед. = 31 А.
5. Над плоской поверхностью сверхпроводника I рода параллельно этой поверхности подвешен тонкий прямолинейный провод на расстоянии h от плоскости, по которому течет постоянный ток#. Найти линейную плотность сверхпроводящего тока і, текущего по поверхности сверхпроводника.
Указание. Применить метод зеркальных изображений.
Ответ, і = d7h/(nr2), где г — расстояние между проводом и точкой наблюдения. Сверхпроводящий ток параллелен току <?7 и течет в противоположном направлении.
6. Над плоской поверхностью сверхпроводника I рода на изолирующем слое толщины h = 5 мм лежит тонкое сверхпроводящее кольцо радиуса R = 10 см,
344 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ' [ГЛ. III
по которому течет постоянный ток <?7. При каком токее7 кольцо начнет парить над сверхпроводником, если масса кольца т = 1 г?
Ответ.#2гс]/'-^ =8,4-101° СГСЭ-ед. =25 А.
7. На какой высоте h постоянный магнитик с магнитным моментом 3)< = = 103 Гс-см3 и массой т = 10 г будет парить в горизонтальном положении над плоской горизонтальной поверхностью сверхпроводника I рода? Магнитик считать точечным диполем.
Указание. Применить метод зеркальных изображений. Воспользоваться выражением для взаимной потенциальной энер-
!гии двух точечных диполей.
1 (3:те2 \'и о ,
Ответ. я=-?г ---------- «s2,1 см.
2 \ mg )
8. Шар радиуса а из сверхпроводника 1 рода внесен в постоянное однородное магнитное поле В0. Определить магнитное поле В вне шара, если поле В0 еше не разрушает сверхпроводимость в шаре. Найти также поверхностную плотность тока сверхпроводимости і. Решение. Введем предположение, оправдываемое последующим расчетом, что вне шара на однородное поле В0 накладывается поле точечного диполя помещенного в центре шара (рис. 205). Тогда
Предыдущая << 1 .. 137 138 139 140 141 142 < 143 > 144 145 146 147 148 149 .. 280 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed