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Effetto Meissner

1933
  • Walther Meissner
  • Robert Ochsenfeld
Superconduttore in laboratorio che dimostra l'effetto Meissner nella fisica dello stato solido.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Scoperto nel 1933 da Walther Meissner e Robert Ochsenfeld, l'effetto Meissner è l'espulsione di un campo magnetico da un superconduttore durante la sua transizione allo stato superconduttivo. Quando un materiale viene raffreddato al di sotto della sua temperatura critica ([latex]T_c[/latex]) in presenza di un debole campo magnetico esterno, annulla attivamente tutto il flusso magnetico al suo interno, diventando un diamagnete perfetto.

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.

L'effetto Meissner si interrompe quando il campo magnetico applicato è troppo intenso. Nei superconduttori di tipo I, la superconduttività viene bruscamente distrutta al di sopra di un campo critico [latex]H_c[/latex]. Nei superconduttori di tipo II, il campo inizia a penetrare nel materiale sotto forma di vortici di flusso quantizzati al di sopra di un campo critico inferiore [latex]H_{c1}[/latex], mentre il materiale rimane superconduttore fino a un campo critico superiore [latex]H_{c2}[/latex] molto più elevato.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Fisica dello stato solido

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta della superconduttività (1911)
  • Equazioni di Maxwell dell'elettromagnetismo
  • Legge di Lenz
  • comprensione del diamagnetismo

Applicazioni

  • treni a levitazione magnetica (maglev)
  • cuscinetti magnetici superconduttori
  • diagnostica dei materiali superconduttori
  • dimostrazioni di fenomeni quantistici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: effetto Meissner, superconduttività, diamagnetismo, espulsione del campo magnetico, profondità di penetrazione di London, temperatura critica, superconduttore di tipo I, correnti di schermatura, levitazione magnetica, transizione di fase.

Contesto storico

Effetto Meissner

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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