Hiệu ứng Meissner

16

anh em gặp hiện tượng này có thể giải quyết được bài toán 7 cuối bài viết nhé.

Lực Corilis làm các vật thể padai bị lệch về phía đông. (Hãy cố gắng tự giải thích hiệu ứng này.) Năm 1833, nhà vật lý người Đức Ferdinand Reich đã tiến hành thí nghiệm ở mỏ Freiburg và phát hiện ra rằng khi các vật rơi tự do từ độ cao 158 m, độ lệch trung bình của chúng (theo 106 thí nghiệm) là 28,3 mm. Đây là một trong những bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về lý thuyết của Corilis.

Bài toán

1. Phía sau xe tải có một chiếc hộp gỗ đựng đầy gạch. Đáy hộp có cạnh vuông $l=1$ m; Khối lượng của hộp không đáng kể so với khối lượng của viên gạch. Được biết, hộp bắt đầu trượt nếu xe tải chịu gia tốc lớn hơn $a=6$ m/s². Một viên gạch có thể được đặt trong hộp ở độ cao bao nhiêu mà không sợ nó bị lật với gia tốc như vậy?

2. Khi cất cánh thẳng đứng, tên lửa chuyển động với gia tốc 2g. Chu kỳ dao động của một con lắc có chiều dài $l$ đặt trong cabin tên lửa là bao nhiêu? Chu kỳ dao động của con lắc sẽ là bao nhiêu khi tên lửa rơi xuống theo phương thẳng đứng với cùng gia tốc 2g?

3. Đồng hồ mềm được lắp đặt trên đoàn tàu tự nhiên, khởi hành từ ga và quay trở lại sau một thời gian. Đồng hồ ở ga và đồng hồ trên tàu khác nhau như thế nào? Xin lưu ý rằng khi phanh và tăng tốc, tàu sẽ tăng tốc.

4. Một thanh đồng chất có chiều dài $2l$ và khối lượng $m$ quay với vận tốc góc $\omega$ trong mặt phẳng nằm ngang quanh một trục đi qua tâm của nó. Xác định lực căng của thanh thay đổi như thế nào tùy thuộc vào khoảng cách đến tâm quay. Tìm giá trị lớn nhất của lực căng này.

5. Một chuỗi kim loại có chiều dài $l$ và khối lượng $m$, các đầu của chúng được nối với nhau, được gắn trên một đĩa. Đĩa quay trong mặt phẳng nằm ngang, thực hiện $n$ vòng trong một đơn vị thời gian. Xác định lực căng của dây xích $T$.

6. Một lưỡi dao cạo được đặt trong một rãnh hướng tâm hẹp nằm trên bề mặt của một đĩa nằm ngang. Theo hướng nào - về phía hay ngược chiều quay - lưỡi dao sẽ rơi khi quay đĩa (lưỡi dao có thể trượt dọc theo rãnh)?

7. Một con sông ở bán cầu bắc chảy về phía nam. Độ rộng của các kênh trong Shipoteka là $d$, tốc độ dòng chảy là $v$. Viết công thức tính chênh lệch mực nước ở bờ đông và bờ tây sông. Hãy ước tính giá trị này cho sông Volga. Hiệu ứng này sẽ được quan sát thấy nếu dòng sông chảy song song? Điều gì xảy ra nếu một dòng sông băng qua xích đạo?

Lịch của chúng tôi

Hiệu ứng Meissner
(hoặc Cách thực hiện các khám phá)

Vào mùa thu năm 1933, một khám phá nổi bật đã được thực hiện: người ta phát hiện ra rằng từ trường không xuyên sâu vào chất siêu dẫn, hay nói cách khác, cảm ứng từ trong chất siêu dẫn bằng không.

Khám phá này được thực hiện như thế nào? Một chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp, W. Meissner và cộng tác viên của ông là R. Ochsenfeld, đã quyết định thử nghiệm thực nghiệm phép tính của nhà vật lý nổi tiếng, người đoạt giải Nobel M. Laue. Laue đã tính toán sự phân bố của từ trường xung quanh chất siêu dẫn bằng công thức hình học đơn giản. Nó đến từ những tin nhắn sau đây. Khi bật từ trường trong chất siêu dẫn, các điểm đầu ra không giảm chấn sẽ xuất hiện do cảm ứng điện từ. Theo định luật Lenz, từ thông của từ trường do các dòng điện này tạo ra bằng từ thông của từ trường bật nhưng có dấu ngược lại. Do đó, từ trường tổng cộng trong chất siêu dẫn bằng không. Do đó, từ trường bật sẽ không xâm nhập vào chất siêu dẫn.

Meissner và Ochsenfeld đã thay đổi sự phân bố của từ trường xung quanh từ trường và đảm bảo rằng các tính toán của Laue là chính xác. Sau đó, họ quyết định sử dụng hoạt động thử nghiệm. Đầu tiên, một từ trường được bật lên và mẫu đang nghiên cứu được đặt trong từ trường không đổi này ở nhiệt độ phòng. Sau đó nó được làm lạnh và từ đó chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Một lần nữa, chúng tôi lặp lại các phép đo phân bố từ trường xung quanh từ trường trong xung quanh từ trường chảy ra khỏi mẫu khi nó chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Điều này rõ ràng mâu thuẫn với tính toán của Laue.

Đây là cách người ta phát hiện ra một đặc tính chức năng của chất siêu dẫn, đặc tính này không thể “rút ra” được từ đẳng thức điện trở bằng 0. Hiện tượng “không thể xuyên thủng” của chất siêu dẫn đối với từ trường có tầm quan trọng cơ bản đối với vật lý của chất siêu dẫn. Nó được gọi là “hiệu ứng Meissner”.

B. E. Yavelov