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Meissner-Effekt

1933
  • Walther Meissner
  • Robert Ochsenfeld
Supraleiter im Labor zur Demonstration des Meissner-Effekts in der Festkörperphysik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Der 1933 von Walther Meissner und Robert Ochsenfeld entdeckte Meissner-Effekt ist die Auslöschung eines Magnetfelds aus einem Supraleiter beim Übergang in den supraleitenden Zustand. Wenn ein Material unter seine kritische Temperatur ([latex]T_c[/latex]) in Gegenwart eines schwachen äußeren Magnetfeldes abgekühlt wird, hebt es aktiv den gesamten Magnetfluss in seinem Inneren auf und wird zu einem perfekten Diamagneten.

The Meissner effect is a defining characteristic of superconductivity, distinguishing it from a hypothetical perfect conductor. A perfect conductor, according to Lenz’s law, would trap any existing magnetic field inside it as it cools, because changing the flux would induce currents to oppose the change. In contrast, a superconductor actively expels the field. This expulsion is achieved by the generation of screening currents on the surface of the material. These currents create a magnetic field that perfectly cancels the external field within the bulk of the superconductor. The magnetic field penetrates only a small distance into the surface, known as the London penetration depth ([latex]\lambda[/latex]). This discovery was crucial because it showed that superconductivity is a true thermodynamic phase transition, not just a case of infinite conductivity. It provided a key piece of the puzzle that any microscopic theory of superconductivity would have to explain. The effect is the basis for the dramatic levitation demonstrations where a magnet floats above a high-temperature superconductor cooled with liquid nitrogen. The expulsion of the magnet’s field by the superconductor creates a repulsive force strong enough to counteract gravity.

Der Meißner-Effekt versagt, wenn das angelegte Magnetfeld zu stark ist. Bei Supraleitern vom Typ I wird die Supraleitung oberhalb eines kritischen Feldes [latex]H_c[/latex] abrupt zerstört. Bei Supraleitern vom Typ II dringt das Feld oberhalb eines unteren kritischen Feldes [latex]H_{c1}[/latex] in Form von quantisierten Flusswirbeln in das Material ein, während das Material bis zu einem deutlich höheren oberen kritischen Feld [latex]H_{c2}[/latex] supraleitend bleibt.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Festkörperphysik

Typ

Physikalische Eigenschaft

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entdeckung der Supraleitung (1911)
  • Maxwells Gleichungen des Elektromagnetismus
  • Lenzsche Regel
  • Verständnis des Diamagnetismus

Anwendungen

  • Magnetschwebebahnen
  • supraleitende Magnetlager
  • Diagnostik supraleitender Materialien
  • Demonstrationen von Quantenphänomenen

Patente:

NA

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Verwandt mit: Meißner-Effekt, Supraleitung, Diamagnetismus, Magnetfeldverdrängung, London-Eindringtiefe, kritische Temperatur, Supraleiter Typ I, Abschirmströme, magnetische Levitation, Phasenübergang.

Historischer Kontext

Meissner-Effekt

1930
1931
1932
1933
1937
1940
1947
1930
1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1950

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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