Meissnerův jev

V roce 1933 se objevuje první zmínka o tzv. Meissnerově jevu:

Uvnitř supravodivého vzorku je velikost magnetické indukce magnetického pole nulová.

To znamená, že indukční čáry se vnitřku supravodiče „vyhnou“.

Pro magnetickou indukci platí vztah , kde je permeabilita vakua, je intenzita magnetického pole (charakterizující vnější magnetické pole) a je magnetizace, která charakterizuje odezvu materiálu na vnější magnetické pole.

Magnetizace souvisí se strukturou látky a její relativní permeabilitou.

Pro Meissnerův jev lze tedy psát: . Z toho vyplývá ; intenzita magnetického pole vniká do materiálu, který vnější pole kompenzuje. Supravodič se chová jako diamagnetická látka. Velikost magnetické indukce neklesne na nulu skokem, ale existuje jistá hloubka vniku magnetického pole do objemu materiálu. Běžná hloubka vniku je řádově , což je typická tloušťka materiálu, kterou protéká i elektrický proud.

Další vliv na průběh Meissnerova jevu má i topologie vzorku (materiál s dutinami, …). Podrobněji si ukážeme následující jev na vzorku vodiče tvaru anuloidu. Umístíme-li anuloid do homogenního magnetického pole, jehož siločáry jsou kolmé na rovinu, na níž anuloid leží, za pokojové teploty, budou siločáry „normálně“ pronikat vzorkem (obr. 319a).

Obr. 319

Ochladíme-li vzorek v tomto magnetickém poli pod kritickou teplotu, siločáry magnetického pole budou procházet pouze mimo vzorek (viz obr. 319b). Zrušíme-li nyní vnější magnetické pole, bude se ve vzorku indukovat elektrický proud, který se bude snažit udržet magnetický indukční tok vzorkem

Indukce elektrického proudu je dána časovou změnou magnetického pole při jeho vypínání. Směr elektrického proudu (a jeho „snaha“ zachovat původní magnetický indukční tok vzorkem) vyplývá z Lenzova zákona.

Povrchem vzorku tedy bude procházet elektrický proud, který přesně zachová původní magnetický indukční tok. Tento proud bude procházet vzorkem velmi dlouho (třeba až několik let); supravodič pracuje v tzv. persistentním stavu.

Důvod, proč supravodič může setrvat v tomto stavu velice dlouhou dobu je ten, že supravodič má nulový odpor a tedy neexistuje mechanismus, který by spotřebovával teplo.

Ohřev vodiče tzv. Jouleovým teplem je dán odporem vodiče. Jako teplo se uvolňuje část vnitřní energie pohybujících se elektronů, které se „prodírají“ mezi kladně nabitými ionty materiálu vodiče.

Zde je také vidět rozdíl mezi supravodičem a ideálním vodičem: ideální vodič má „jen“ nulový odpor, ale „chybí“ Meissnerův jev a není možné ho ochladit pod nějakou teplotu, při níž by vodič přešel na supravodič.