超導(dǎo)體在磁鐵上懸浮是排斥力下懸浮是什么作用力造成的不跌落
超導(dǎo)體進入完全超導(dǎo)狀態(tài)后,對外磁場存在100%的抗磁性,即磁通線無法進入超導(dǎo)體內(nèi)部,超導(dǎo)體對外界磁場的排斥力###大。
如果外界磁場足夠大,磁通線還是可以進入超導(dǎo)體內(nèi)部的,此時就會破壞完全超導(dǎo)狀態(tài)。對于###類超導(dǎo)體,外磁場達到臨界磁場后,磁通線將完全進入超導(dǎo)體內(nèi)部,超導(dǎo)的完全抗磁性和零電阻態(tài)同時被破壞,超導(dǎo)體對外磁場的斥力也消失。但是對于第二類超導(dǎo)體,則存在兩個臨界磁場:上臨界場和下臨界場,當(dāng)外磁場大于下臨界場時,磁通線可以部分(注意是部分)進入超導(dǎo)體內(nèi)部,破壞了完全抗磁性,但是因為進入超導(dǎo)體內(nèi)部的磁通線主要以量子磁通渦旋的形式存在,在渦旋芯子之外仍然存在超導(dǎo)電子,只要它們能夠形成通路,零電阻效應(yīng)依然存在,這是稱之為混合態(tài)。只有到外磁場足夠大,進入超導(dǎo)體內(nèi)部的磁通線足夠多足夠密,以致于覆蓋了整個超導(dǎo)體,即達到了上臨界場,那么零電阻也隨之徹底破壞,超導(dǎo)體恢復(fù)到有電阻的正常態(tài)。
超導(dǎo)磁懸浮的關(guān)鍵,在于磁通線在混合態(tài)下與超導(dǎo)體的相互作用有多強,如果超導(dǎo)體內(nèi)部存在足量的雜質(zhì)或缺陷,就會對進入的磁通線(也就是磁通渦旋)產(chǎn)生釘扎,就像無形的繩子穿過超導(dǎo)體同時又被牢牢粘在里面一樣,釘扎越強,磁懸浮的效果越明顯。所以,在做磁懸浮演示實驗時,###好是場冷狀態(tài),也就是把超導(dǎo)塊預(yù)先放在磁鐵軌道上,然后再倒上液氮降溫,這樣磁通釘扎將更加有效。
正是因為超導(dǎo)磁懸浮中斥力和吸力同時存在,超導(dǎo)磁懸浮列車也比常規(guī)電磁鐵磁懸浮列車要更為安全穩(wěn)定,但是因為低溫和成品率的問題,其成本則要高昂的多。
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