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2021-02-02 12:54
超導體產生的磁場不是很大?
18
回覆列表
1 # 使用者2278499609068
一類超導體的確如此。但二類就不好說了,畢竟二類超導體有兩個臨界磁場。
所以超導體的臨界磁場極限本質上是由臨界電流決定的?反過來說比較好,臨界電流本質上是臨界磁場決定的。因為臨界磁場是良定義的,而臨界電流(密度)經常依賴於材料的幾何結構,因為超導體中的電流只在表面一層中流動。數量級估計:考慮一個無窮長圓柱形超導導線,半徑r,通有電流I,臨界條件即導線邊緣磁場等於臨界磁場由安培環路定理,則。這個估計對二類超導體失效,因為二類超導體內是有磁通渦旋的。---------------------2016年11月3日-------假設電流分佈在導線表面一個穿透深度內,可求得臨界電流密度,於是正常態與超導態自由能差值由BCS態凝聚能給出,則,其中費米麵態密度為London穿透深度為,其中電子密度於是可以將臨界電流密度用BCS理論的引數表示出來:評論中 @戴維307 給出了另一種推導,即比較電子動能變化和庫伯對配對能的大小,超導體失超條件即,而電流密度為(總覺得原書哪裡少了個因子2,先姑且加在這...),於是考慮到兩個推導都是數量級估計,例如推導2中電流密度與動量變化的關係,差一個常係數也不奇怪,這樣看起來兩個結果基本一致。----------------------2016年11月7日--------找到一篇權威文獻,巴丁(BCS中的Bardeen)的綜述文章Rev. Mod. Phys. 34, 667 (1962),總結起來是這樣的:公式5.21即原答案中的結果,只不過用的是比較奇怪的emu單位制,換做標準單位制後是一樣的,(單位轉換可見https://en.wikipedia.org/wiki/Centimetre%E2%80%93gram%E2%80%93second_system_of_units,)這個推導又稱Silsbee"s hypothesis,是比較早期的理論,需要假設臨界磁場獨立於電流,所以臨界電流的數值偏大。公式5.24即評論中補充的推導,前提是零溫極限+無晶格散射/電子電子散射。比較嚴格的做法是考慮恆流速條件下的自由能,其中準粒子激發能為(可以注意到流速為零時就是波戈留波夫準粒子激發能),當時準粒子激發態能量更低,超導配對被破壞。公式5.22是臨界溫度附近,為超導能隙,。公式5.23是零溫極限+電子被強烈散射,其中是電子平均自由程,是相干長度。所以這個問題可以有一個大致定量的回答了,臨界電流不完全由臨界磁場決定,其他因素會帶來20%~50%的偏差。
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一類超導體的確如此。但二類就不好說了,畢竟二類超導體有兩個臨界磁場。
所以超導體的臨界磁場極限本質上是由臨界電流決定的?反過來說比較好,臨界電流本質上是臨界磁場決定的。因為臨界磁場是良定義的,而臨界電流(密度)經常依賴於材料的幾何結構,因為超導體中的電流只在表面一層中流動。數量級估計:考慮一個無窮長圓柱形超導導線,半徑r,通有電流I,臨界條件即導線邊緣磁場等於臨界磁場由安培環路定理,則。這個估計對二類超導體失效,因為二類超導體內是有磁通渦旋的。---------------------2016年11月3日-------假設電流分佈在導線表面一個穿透深度內,可求得臨界電流密度,於是正常態與超導態自由能差值由BCS態凝聚能給出,則,其中費米麵態密度為London穿透深度為,其中電子密度於是可以將臨界電流密度用BCS理論的引數表示出來:評論中 @戴維307 給出了另一種推導,即比較電子動能變化和庫伯對配對能的大小,超導體失超條件即,而電流密度為(總覺得原書哪裡少了個因子2,先姑且加在這...),於是考慮到兩個推導都是數量級估計,例如推導2中電流密度與動量變化的關係,差一個常係數也不奇怪,這樣看起來兩個結果基本一致。----------------------2016年11月7日--------找到一篇權威文獻,巴丁(BCS中的Bardeen)的綜述文章Rev. Mod. Phys. 34, 667 (1962),總結起來是這樣的:公式5.21即原答案中的結果,只不過用的是比較奇怪的emu單位制,換做標準單位制後是一樣的,(單位轉換可見https://en.wikipedia.org/wiki/Centimetre%E2%80%93gram%E2%80%93second_system_of_units,)這個推導又稱Silsbee"s hypothesis,是比較早期的理論,需要假設臨界磁場獨立於電流,所以臨界電流的數值偏大。公式5.24即評論中補充的推導,前提是零溫極限+無晶格散射/電子電子散射。比較嚴格的做法是考慮恆流速條件下的自由能,其中準粒子激發能為(可以注意到流速為零時就是波戈留波夫準粒子激發能),當時準粒子激發態能量更低,超導配對被破壞。公式5.22是臨界溫度附近,為超導能隙,。公式5.23是零溫極限+電子被強烈散射,其中是電子平均自由程,是相干長度。所以這個問題可以有一個大致定量的回答了,臨界電流不完全由臨界磁場決定,其他因素會帶來20%~50%的偏差。