nduttivo
indagine sulle caratteristiche delle correnti persistenti presenti in un superconduttore
In uno dei suoi esperimenti Onnes lo scienziato scopritore della superconduttività fece passare reddato a 4 K. Un anno dopo la corrente ancora fluiva nel filo senza perdite misurabili. Onnes trovò che i superconduttori permettono l'esistenza di quelle che lui chiamò
, cioè correnti elettriche che continuano a fluire senza una differenza di potenziale che le
di un circuito e si tratta di una quantità caratteristica costante.
Fisicamente la quantità di corrente contenuta nell'induttore tramite la relazione al momento iniziale, nel cui l'interruttore T viene chiuso, viene scaricata entro il circuito: tale corrente elettrica si dissipa completamente nella resistenza R secondo la soluzione appena trovata: la corrente tende → ∞. Il tempo caraoerispco di questa caduta di corrente è proprio determinato dalla costante di tempo: essa è il valore dell'istante per il quale la corrente prende il valore di:
sottile disco magnetico, pinzette di plastica, recipiente polistirolo, superconduttor Meissner, azoto liquido, sonda di Hall per la misura dell’intensità del campo magnetico prodotto
Dimostrazione dell'esistenza delle correnti persistenti in un
un superconduttore
In uno dei suoi esperimenti Onnes lo scienziato scopritore della superconduttività fece passare reddato a 4 K. Un anno dopo la corrente ancora fluiva nel filo senza perdite misurabili. Onnes trovò che i superconduttori permettono l'esistenza di quelle che lui chiamò correnti erenza di potenziale che le
di un circuito e si tratta di una quantità caratteristica costante.
Fisicamente la quantità di corrente contenuta nell'induttore tramite la relazione al momento iniziale, nel cui l'interruttore T viene chiuso, viene scaricata entro il circuito: tale corrente elettrica si dissipa secondo la soluzione appena trovata: la corrente tende uesta caduta di corrente è proprio determinato dalla costante di tempo: essa è il valore dell'istante per il quale la corrente prende il valore di:
sottile disco magnetico, pinzette di plastica, recipiente polistirolo, superconduttore Meissner, azoto liquido, sonda di Hall per la misura dell’intensità del campo magnetico prodotto
53 Figura 5.13: Immagine raffigurante il materiale utilizzato
Procedimento: posizionare il magnete al di sopra del pellet Meissner ed osservare gli effetti magnetici prodotti.
Figura5.14: Sistema magnete ferro magnete utilizzato in seguito
Conclusioni: (raggiungimento degli obiettivi) effetto della levitazione magnetica ottenuta tramite
Suggerimento: è opportuno mostrare che un superconduttore non è un magnete; infatti da qualsiasi direzione venga avvicinato il magnete si osserva l’unico effetto della repulsione.
54
Figura 5.15: Tabella contenente i limiti di decadimento di alcune correnti persistenti osservate sperimentalmente
I valori misurati con il gaussometro sono i seguenti:
B = 4,8 mG con la sonda di Hall posta al di sotto del recipiente di polistirolo B = 0,4 mGsenza la sonda di Hall (mG sta per milliGauss)
L'unità di misura del campo magnetico terrestre nel sistema internazionale (SI) è il tesla (T) ma in pratica si utilizza il suo sottomultiplo nanotesla (nT), pari a 10−9 T, oppure il gauss (G) (1 G = 10−4 T). Dall'equatore ai poli, sulla superficie terrestre, il valore del campo varia da circa poco più di 20.000 nT all'equatore ai circa 70.000 nT delle zone polari.
Spiegazione del fenomeno
1. Quando l'asta e magnete vengono rimossi dal ring un campo viene ancora rilevato dalla sonda Hall. 2. Non appena viene rimosso il recipiente con l'anello superconduttivo ed allontanato dalla sonda Hall una lettura efficace rileva un campo magnetico nullo.
3. Quando l'anello viene ribaltato idealmente il segno dei cambiamenti di campo. Tuttavia può accadere di osservare una variazione essenzialmente nel valore.
4. Idealmente non si dovrebbe osservare un campo magnetico indotto, ma solamente un campo di valore ridotto.
5. Un campo magnetico variabile genera un campo elettrico; questo fenomeno è descritto dall'equazione di Faraday Neumann. La forza elettromotrice indotta (EMF) in circuito chiuso è uguale alla variazione del flusso magnetico nel tempo attraverso il circuito. La EMF è espressa in Volt, mentre il flusso magnetico in weber. Una corrente elettrica viene indotta in un qualunque circuito chiuso quando il flusso magnetico attraverso una superficie delimitata dai cambiamenti del conduttore. Ciò si manifesta se il campo si varia in modulo o il conduttore viene rimosso attraverso di essa.
Quando il magnete e l'asta si trovano in prossimità del centro dell'anello nello stato " normale", allora il campo esterno prodotto dal magnete passa attraverso l'anello e rimane intrappolato un certo flusso magnetico. Quando l'anello viene raffreddato tramite l’ausilio di azoto liquido, si realizza una transizione allo stato superconduttivo con l’instaurarsi di resistenza nulla
Nel momento in cui il magnete viene rimosso, varia il flusso e secondo la legge di Lenz la FEM indotta nel circuito da questo flusso variabile produce una corrente che genera il proprio campo magnetico in modo tale da annullare tale variazione. Poiché i
corrente persistente è il risultato di un effetto meccanico quantistico che influenza le modalità con cui gli elettroni viaggiano nei metalli nello stato superconduttivo.
Ciò viene fuori dallo stesso tipo di movimento che permette agli elettroni all'interno di un atomo di orbitare incontrastati attorno al nucleo. La corrente indotta è un circuito intorno all'anello e quindi, quando l'anello viene invertito il campo prodotto ha segno opposto
5.7 Misura dell'autoinduttanza di un campione di gadolinio
effettuata a diverse temperature
Finalità: indagine sulle proprietà magneti
Cenni teorici: il gadolinio è un metallo delle cosiddette
temperatura ambiente in una forma esagonale compatta. A differenza degli altri lantanidi, è relativamente stabile all'aria, purché secca.
Diventa superconduttivo a temperature inferiori a 1,083 K. È fortemente ambiente ed è l'unico metallo non
magnetiche.
In questa esperienza si vuole misurare l'auto considerarsi la proprietà dei circuiti elettric elettromotrice che, per la legge di Lenz La grandezza fisica associata, detta anche
flusso del campo magnetico concatenato col circuito e la corrente elettrica passante.
Pierre Curie fu il primo a scoprire che esiste una temperatura critica per ogni materiale ferromagnetico al di sopra della quale il materiale si comporta come
Curie-Weiss:
DoveC è una costante caratteristica del materiale, in Kelvin.
Materiale utilizzato: pinzette di plastica, campione di gadolinio, elettrocalamita, multimetro Montaggio:
Quando il magnete e l'asta si trovano in prossimità del centro dell'anello nello stato " normale", allora il odotto dal magnete passa attraverso l'anello e rimane intrappolato un certo flusso magnetico. Quando l'anello viene raffreddato tramite l’ausilio di azoto liquido, si realizza una transizione allo stato superconduttivo con l’instaurarsi di resistenza nulla.
Nel momento in cui il magnete viene rimosso, varia il flusso e secondo la legge di Lenz la FEM indotta nel circuito da questo flusso variabile produce una corrente che genera il proprio campo magnetico in modo tale da annullare tale variazione. Poiché il flusso non varia con il tempo la corrente rimane costante. Questa corrente persistente è il risultato di un effetto meccanico quantistico che influenza le modalità con cui gli elettroni viaggiano nei metalli nello stato superconduttivo.
allo stesso tipo di movimento che permette agli elettroni all'interno di un atomo di orbitare incontrastati attorno al nucleo. La corrente indotta è un circuito intorno all'anello e quindi, quando l'anello viene invertito il campo prodotto ha segno opposto.