Silsbee-Effekt: Unterschied zwischen den Versionen
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Als '''Silsbee-Effekt''', auch ''silsbeesche Hypothese''<ref>{{Literatur |Autor=Max von Laue |Titel=Theorie der Supraleitung |Auflage=2. |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin |Datum=1949 |Seiten=6}}</ref> genannt | Als '''Silsbee-Effekt''', auch ''silsbeesche Hypothese''<ref>{{Literatur |Autor=Max von Laue |Titel=Theorie der Supraleitung |Auflage=2. |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin |Datum=1949 |Seiten=6}}</ref> genannt (nach [[Francis B. Silsbee]]<ref>{{Literatur |Autor=F. B. Silsbee |Titel=Electrical conduction in metals at low temperatures|Sammelwerk=Journal of the Washington Academy of Science|Kommentar=Elektrische Leitung in Metallen bei niederen Temperaturen |Band=6 |Datum=1916 |Seiten=597–602|Sprache=en}} Zitiert nach {{Literatur |Autor=Max von Laue |Titel=Theorie der Supraleitung |Auflage=2. |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin |Datum=1949 |Seiten=6}}</ref>), wird der Zusammenbruch des [[Supraleiter|supraleitenden Zustands]] bei hohen Stromstärken in einem Typ-I-Supraleiter bezeichnet, dessen Radius größer als die [[London-Gleichung|Londonsche Eindringtiefe]] ist.<ref>{{Literatur |Autor=Werner Buckel, Reinhold Kleiner |Titel=Supraleitung – Grundlagen und Anwendungen |Auflage=7 |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2013 |ISBN=978-3-527-41139-9 |Seiten=290f}}</ref> | ||
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In einem Draht mit 1 mm Durchmesser können so Ströme bis zu 100 A fließen.<ref>{{Literatur |Autor=Neil W. Ashcroft, David N. Mermin |Titel=Festkörperphysik |Auflage=4. |Verlag=Oldenbourg Wissenschaftsverlag |Datum=2012 |ISBN=978-3-486-71301-5 |Seiten=931}}</ref> | In einem Draht mit 1 mm Durchmesser können so Ströme bis zu 100 A fließen.<ref>{{Literatur |Autor=Neil W. Ashcroft, David N. Mermin |Titel=Festkörperphysik |Auflage=4. |Verlag=Oldenbourg Wissenschaftsverlag |Datum=2012 |ISBN=978-3-486-71301-5 |Seiten=931}}</ref> | ||
Aktuelle Version vom 1. Juni 2019, 08:35 Uhr
Als Silsbee-Effekt, auch silsbeesche Hypothese[1] genannt (nach Francis B. Silsbee[2]), wird der Zusammenbruch des supraleitenden Zustands bei hohen Stromstärken in einem Typ-I-Supraleiter bezeichnet, dessen Radius größer als die Londonsche Eindringtiefe ist.[3]
Herleitung
Das ampèresche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen dem in einem Draht fließenden Strom $ I $ und der Stärke des von ihm erzeugten Magnetfeldes $ H $. Für einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt und Radius $ r $ gilt daher für das Magnetfeld an dessen Oberfläche:
- $ H={\frac {I}{2\pi r}} $.
Die Abhängigkeit der kritischen Feldstärke $ H_{\mathrm {c} } $ von der kritischen Temperatur $ T_{\mathrm {c} } $ kann empirisch gefunden oder aus der BCS-Theorie hergeleitet werden:
- $ H_{\mathrm {c} }=H_{\mathrm {c} }(T=0)\left(1-\left({\frac {T}{T_{\mathrm {c} }}}\right)^{2}\right) $
Also gilt für den kritischen Radius $ r_{\mathrm {c} } $ eines vom Strom $ I $ bei der Temperatur $ T $ durchflossenen Supraleiters:
- $ r_{\mathrm {c} }={\frac {I}{2\pi H_{\mathrm {c} 0}\left(1-\left({\frac {T}{T_{\mathrm {c} }}}\right)^{2}\right)}} $
In einem Draht mit 1 mm Durchmesser können so Ströme bis zu 100 A fließen.[4]
Die kritische Stromdichten bzw. der kritische Radius, die aus dieser einfachen Rechnung hervorgehen, sind nur als Abschätzung zu verstehen. Genauere Berechnungen auf Basis der Ginsburg-Landau- oder BCS-Theorie können mitunter deutlich niedrigere Werte zum Ergebnis haben, insbesondere wenn Verunreinigungen und Materialdefekte berücksichtigt werden.[5]
Einzelnachweise
- ↑ Max von Laue: Theorie der Supraleitung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1949, S. 6.
- ↑ Zitiert nach Max von Laue: Theorie der Supraleitung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1949, S. 6.
- ↑ Werner Buckel, Reinhold Kleiner: Supraleitung – Grundlagen und Anwendungen. 7. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-41139-9, S. 290 f.
- ↑ Neil W. Ashcroft, David N. Mermin: Festkörperphysik. 4. Auflage. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2012, ISBN 978-3-486-71301-5, S. 931.
- ↑ Rudolf Gross, Achim Marx: Festkörperphysik. 2. Auflage. De Gruyter, Berlin/Boston 2014, ISBN 978-3-11-035869-8, S. 839 ff.