초반자성
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1. 개요
초반자성은 초전도체 표면에서 흐르는 전기적 차폐 전류가 외부 자기장을 상쇄하여 자속을 배제하는 현상을 의미한다. 프리츠 런던과 하인츠 런던은 이 현상에 대한 이론을 개발했으며, 차폐 전류는 초전도체가 자기장 내부에 들어갈 때마다 생성된다. 이는 초전도체의 저항이 0이기 때문에 와전류가 감쇠되지 않기 때문이다. 금속이 초전도체가 될 때 자기장이 배제되는 현상은 마이스너 효과로 알려져 있으며, 이는 초전도 상태가 온도, 압력, 자기장의 현재 값에만 의존하는 열역학적 상태임을 나타낸다.
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| 초반자성 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 초전도성 효과 | 초전도 현상에 의해 나타나는 현상 |
| 특징 | 완전 반자성, 마이스너 효과를 나타냄 |
| 설명 | |
| 정의 | 초전도체 내부에서 자기장이 완전히 배제되는 현상 |
| 원리 | 마이스너 효과에 의해 발생 |
| 관련 현상 | |
| 마이스너 효과 | 초전도체의 주요 특징 중 하나, 외부 자기장을 밀어내는 현상 |
| 반자성 | 외부 자기장에 반대 방향으로 자기화되는 현상 |
2. 이론
프리츠 런던과 하인츠 런던 형제는 초전도 현상, 특히 마이스너 효과를 설명하는 이론을 제시했다. 이들은 초전도체 표면에서 흐르는 전기적 차폐 전류가 외부 자기장을 상쇄하여 초전도체 내부에서 자기선속을 배제한다고 보았다. 초전도체는 전기 저항이 0이므로, 자기장 내에서 유도된 와전류가 감쇠되지 않는다. 프리츠 런던은 1935년 왕립학회에서 초전도체의 열역학적 상태가 단일 파동 함수로 기술될 수 있다고 언급했다.
2. 1. 마이스너 효과
"차폐 전류"는 처음에는 일반적인 도체 금속이 자기장 내부에 놓여 있는 상황에서도 나타난다. 금속이 적절한 전이 온도 이하로 냉각되면 초전도체가 된다. 금속의 냉각 시 자기장의 배제는 단순히 저항이 0이라고 가정해서는 설명할 수 없으며, 이를 마이스너 효과라고 한다. 이는 초전도 상태가 준비 과정에 의존하지 않고, 온도, 압력, 자기장의 현재 값에만 기반하며, 따라서 진정한 열역학적 상태임을 나타낸다.2. 2. 차폐 전류
프리츠 런던과 하인츠 런던은 초전도체 표면에서 흐르는 전기적 차폐 전류가 외부에서 가해진 자기장을 초전도체 내부에서 정확히 상쇄하는 자기장을 생성함으로써 자속이 배제된다는 이론을 발전시켰다. 이러한 차폐 전류는 초전도체가 자기장 안으로 들어갈 때마다 생성된다. 이는 초전도체가 영(0) 전기저항을 가지므로 자기장 내 물질의 운동에 의해 발생하는 “와전류”가 감쇠하지 않는다는 사실로 이해된다. 1935년 왕립학회에서 프리츠는 열역학적 상태는 단일 파동 함수로 기술될 수 있다고 언급했다.“차폐 전류”는 처음에는 일반적인 도체 금속이 자기장 내부에 놓여 있는 상황에서도 나타난다. 금속이 적절한 전이 온도 이하로 냉각되면 곧 초전도가 된다. 이 금속을 냉각시켰을 때의 자기장 배출은 단순히 영(0) 저항을 가정하는 것만으로는 설명할 수 없으며, 마이스너 효과라고 불린다. 이는 초전도 상태가 준비 과정에 의존하지 않고, 온도, 압력, 자기장의 현재 값에만 기반하며, 따라서 진정한 열역학적 상태임을 나타낸다.
2. 3. 열역학적 상태
프리츠 런던과 하인츠 런던은 초전도체 표면에서 흐르는 전기적 차폐 전류가 외부에서 가해진 자기장을 초전도체 내부에서 정확히 상쇄하는 자기장을 생성함으로써 자속이 배제된다는 이론을 개발했다. 이러한 차폐 전류는 초전도체가 자기장 내부에 들어올 때마다 생성된다. 이는 초전도체의 전기 저항이 0이기 때문에, 자기장 내에서 물질의 운동에 의해 유도된 와전류가 감쇠되지 않기 때문이다. 1935년 왕립학회에서 프리츠 런던은 초전도 상태가 단일 파동 함수로 기술될 수 있다고 언급했다.차폐 전류는 초기에는 정상적인 도체 금속이 자기장 내부에 놓인 상황에서도 나타난다. 금속이 적절한 전이 온도 이하로 냉각되면 초전도체가 된다. 금속의 냉각 시 자기장의 배제는 단순히 저항이 0이라고 가정해서는 더 이상 설명할 수 없으며, 이를 마이스너 효과라고 한다. 이는 초전도 상태가 준비 과정의 이력에 의존하지 않고, 오직 온도, 압력 및 자기장의 현재 값에만 의존함을 보여주며, 따라서 진정한 열역학적 상태임을 나타낸다.
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