Supraleitung - Meißner-Ochsenfeld-Effekt
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Hallo,
ich setze mich in letzter Zeit mit Supraleitung auseinander und eins verstehe ich beim Meißner-Ochsenfeld-Effekt nicht und hoffe, dass ihr mir weiterhelfen könnt:
Ich lese oft, dass beim Meißner-Ochsenfeld-Effekt der Grund für das Herausdrängen des Magnetfeldes aus einer supraleitenden Probe, der sei, dass vom äußeren Magnetfeld im Supraleiter ein Strom induziert wird, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut, das nach der Lenz'schen Regel dem äußeren Magnetfeld entgegenwirkt und deswegen dann schwebt. Da es ein Supraleiter ist, hört der Strom nicht auf zu fließen und deswegen bleibt das induzierte Magnetfeld erhalten und der Magnet schwebt über dem Supraleiter.
Aber: Wenn ich es richtig verstanden habe, so wird das Experiment zum M-O-Effekt mit einem schon über dem Normalleiter gesetzten Magneten durchgeführt. Wird der Normalleiter bis knapp unter seiner Sprungtemperatur gekühlt, so wird er supraleitend und der M-O-Effekt tritt ein. Da aber keine Magnetfeldänderung mehr stattgefunden hat, kann doch gar kein Strom induziert worden sein, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut oder
Ich deute den M-O-Effekt eher so, dass die sich im Supraleiter bildenden Cooper-Paare ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen, welches dem äußeren entgegenwirkt.
Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen, vielen Dank im voraus!
Ambitious
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Wenn man sich solche Videos auf Youtube anguckt...
http://www.youtube.com/watch?v=Ol66RYz4bUo
...---hier stand Mist---
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Also, wenn ich dich jetzt richtig verstehe, dann liege ich richtig. Denn im Video wird ja, falls ich es richtig verstanden habe, erst das äußere Magnetfeld komplett abgeschirmt und wieder auf das Material "losgelassen" nachdem das Material supraleitend ist, was dann natürlich durch den induzierten Strom abgeschirmt wird.
Wäre nur gut, wenn du mir sagen könntest, dass ich nicht falsch liege^^
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---hier stand Mist---
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Ambitious_One schrieb:
Aber: Wenn ich es richtig verstanden habe, so wird das Experiment zum M-O-Effekt mit einem schon über dem Normalleiter gesetzten Magneten durchgeführt. Wird der Normalleiter bis knapp unter seiner Sprungtemperatur gekühlt, so wird er supraleitend und der M-O-Effekt tritt ein. Da aber keine Magnetfeldänderung mehr stattgefunden hat, kann doch gar kein Strom induziert worden sein, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut oder
Ich deute den M-O-Effekt eher so, dass die sich im Supraleiter bildenden Cooper-Paare ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen, welches dem äußeren entgegenwirkt.
Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen, vielen Dank im voraus!
Du scheinst das richtig zu sehen. Wie der Induktionsfluß zustande kommt ohne Feldmomentum kann man schön aus der Herleitung der Flussquantisierung sehen:
http://de.wikipedia.org/wiki/FlussquantisierungOder hast Du jetzt da ein Verständnisproblem?
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haha, vielen Dank.
Ja, ich habe jetzt ein Verständnisproblem, bin 13. Klasse und da hatten wir Flussquantisierung noch nicht. Ist auch nicht besonders wichtig, alles haargenau bis ins letzte Detail zu wissen für mich. Nur das grobe nicht mathematische Wissen brauche ich.
Danke!
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Ambitious_One schrieb:
haha, vielen Dank.
Ja, ich habe jetzt ein Verständnisproblem, bin 13. Klasse und da hatten wir Flussquantisierung noch nicht. Ist auch nicht besonders wichtig, alles haargenau bis ins letzte Detail zu wissen für mich. Nur das grobe nicht mathematische Wissen brauche ich.
Danke!
Ja, mal soll die Oberstufe nicht unterfordern ...
Testfrage: Woher kommt jetzt die Energie für den Schwebezustand, wenn die Leitung keinen Widerstand aufweist und der Strom in den Magneten der Gleiche ist? Wo musst die Energie denn erzeugt werden?
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Ohne großartig lange nachzudenken, würde ich annehmen, dass die Energie aus der Bildung der Cooper-Paare kommt, weil die einzelnen Elektronen ja in einen quantenmechanisch günstigeren Energiezustand gehen. Das ist ja der ganze Nutzen der Geschichte für die einzelnen Elektronen und diese Energie wird vielleicht für den Schwebezustand aufgebracht?
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Ambitious_One schrieb:
Ohne großartig lange nachzudenken, würde ich annehmen, dass die Energie aus der Bildung der Cooper-Paare kommt, weil die einzelnen Elektronen ja in einen quantenmechanisch günstigeren Energiezustand gehen. Das ist ja der ganze Nutzen der Geschichte für die einzelnen Elektronen und diese Energie wird vielleicht für den Schwebezustand aufgebracht?
Aha?! ... und wenn dem so wäre, warum läuft der Prozess nicht spontan ab, sondern brauchst die Superkühlung? Was einen Abzug von Energie bedeutet ...
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Die Energie, die bei der Kühlung bis zur Sprungtemperatur abgegeben wird, ist doch fast hauptsächlich die thermische Bewegung der Gitterkationen, da die Elektronen als quasi Elektronengas im Gitter vorhanden sind. Da sich bei den niedrigen Temperaturen die Gitterionen kaum noch bewegen, ist der Einfluss der Coulomb-Kraft der Elektronen wesentlich größer auf die Gitterstruktur als die Bewegungen der Gitterionen auf die Elektronen. Dadurch gelangt erst die Gitterpolarisation und das Auftreten der Cooper-Paare und die freiwerdende Energie oder liege ich jetzt vollkommen falsch? haha
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Ambitious_One schrieb:
Die Energie, die bei der Kühlung bis zur Sprungtemperatur abgegeben wird, ist doch fast hauptsächlich die thermische Bewegung der Gitterkationen, da die Elektronen als quasi Elektronengas im Gitter vorhanden sind. Da sich bei den niedrigen Temperaturen die Gitterionen kaum noch bewegen, ist der Einfluss der Coulomb-Kraft der Elektronen wesentlich größer auf die Gitterstruktur als die Bewegungen der Gitterionen auf die Elektronen. Dadurch gelangt erst die Gitterpolarisation und das Auftreten der Cooper-Paare und die freiwerdende Energie oder liege ich jetzt vollkommen falsch? haha
Du bescheibst wie sich die Cooper-Paare bilden, die Superleiterung entsteht und wie das Grundniveau mit der freien Entalpie erreicht wird. Aber die Frage war woher kommt die Energie für den Schwebezustand? Welche ja die gesamte Hubarbeit für den Magneten bringt?
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hmm,
also ich habe zwei Vermutungen:
1. Die Cooper-Paare erzeugen ein Magnetfeld, welches dem äußeren entgegengesetzt ist, dadurch wird der Magnet in den Schwebezustand versetzt, wie beim Thoson'schen Ringversuch. Nur das dort der Induktionsstrom das Feld erzeugt und der Ring in die Höhe geschossen wird.
2. Dadurch dass die Magnetfeldlinien herausgedrückt werden, verdichten sie sich um den Supraleiter. Das System erniedrigt dann seine Energie, indem es den SL schweben lässt.
Da deine Frage aber lautet, woher die Energie dafür kommt, muss man ja damit beantworten, dass sie vom Supraleiter kommen muss, weswegen ich zuerst mit der Cooper-Paar Bildung argumentiert habe. Die Energie kann ja nicht einfach so da sein und am Magneten wurde ja nichts verändert.
Ohh mann, mein Kopf brummt, sitze schon echt lange daran .
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Ist auch am Samstag Abend fies.
"Also wollen Sie jemanden anrufen oder lieber das Publikum befragen? ..."
- und 2) sind aber nicht falsch. 2) ist verbesserungswürdig.
Gehe Schlafen, wir machen morgen weiter.
Unser Freund scheint aufgegeben zu haben. - Die korrekte Lösung:
Die Energie stammt vom Magneten, weil "das Feld ist der Sitz der Energie":
Du wirst feststellen, das die Feldstärke des Magneten etwas abgenommen hat.
Magnetische Energie
http://de.wikipedia.org/wiki/MagnetismusBei induzierten Felder über Superleitern, wie bei Teilchenbescheinigern üblich ist, muss die Energie von dem Generatoren geliefert werden. Die Einflußname auf das umgebene Feld der Superleiter ist verbunden mit einer propotionalen Leistungsaufnahme an Strom um das Feld zu erhalten (im Sinne der Energie).
Btw: http://www.youtube.com/watch_popup?v=JjO48b210KU&vq=medium
Die ganze Serie:
http://www.youtube.com/playlist?list=PL7D87566A21EFF42D&feature=plcp
- und 2) sind aber nicht falsch. 2) ist verbesserungswürdig.