西尔斯比效应

✍ dations ◷ 2025-07-18 05:51:34 #西尔斯比效应

西尔斯比效应(英语:Silsbee effect),或西尔斯比定则(Silsbee rule),是弗朗西斯·B·西尔斯比(Francis B. Silsbee)在1916年发表的一个关于超导的结论:对于第一类超导体,超导临界电流在超导体表面产生的磁场强度等于超导临界磁场。大于临界值的磁场会破坏超导态;大于临界值的电流也会破坏超导体的超导状态。临界电流的大小取决于材料的种类以及几何形状(对于截面半径为1毫米的导线,临界电流可达100安培)。

迈斯纳效应效应的研究中发现,对超导体施加过强的磁场会破坏超导态;能够施加的最大磁场被称作超导临界磁场 H c {displaystyle H_{c}} 。实验中测得超导临界磁场与温度有如下关系:

其中 H c 0 {displaystyle H_{c0}} 表示绝对零度时的临界磁场。

根据西尔斯比定则,临界磁场的大小等于临界电流所产生的磁场大小,即 H c = I c / 2 π r c {displaystyle H_{c}=I_{c}/2pi r_{c}} (安培定律)。因此,导线截面的临界半径为

如右图所示,若电流为定值,升温会导致临界半径也随之增大,需要截面半径更大的导线维持超导状态。

CGS制下的临界电流密度可以表示为:

其中 λ {displaystyle lambda } 表示超导体的表面厚度。代入 H c {displaystyle H_{c}} = 500 Oe 和 λ {displaystyle lambda } = 500 Å 可得大约 108 A/cm2 数量级的电流密度。

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