మీస్నర్ ప్రభావం : డెరివేషన్, Vs ఫ్లక్స్ ప్లానింగ్, ఫార్ములా మరియు దాని అప్లికేషన్స్

1933లో, జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు రాబర్ట్ ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్ మరియు వాల్తేర్ మెయిస్నర్‌లు మీస్నర్ ఎఫెక్ట్ అని పిలిచే ఒక సంచలనాత్మక ఆవిష్కరణను చేశారు. వారి పరిశోధనలో టిన్ మరియు సీసం యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ నమూనాల చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర పంపిణీని కొలవడం జరిగింది. ఈ నమూనాలను వాటి సూపర్ కండక్టింగ్ పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువగా చల్లబరుస్తుంది మరియు వాటిని అయస్కాంత క్షేత్రానికి గురిచేసిన తర్వాత, ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్ మరియు మీస్నర్ ఒక గొప్ప దృగ్విషయాన్ని గమనించారు. నమూనాల వెలుపల అయస్కాంత క్షేత్రం పెరిగింది, ఇది నమూనాల లోపల నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బహిష్కరణను సూచిస్తుంది. ఈ దృగ్విషయం, ఒక సూపర్ కండక్టర్ దానిలో అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని తక్కువగా ప్రదర్శించదు, దీనిని మీస్నర్ స్థితి అంటారు. అయినప్పటికీ, ఈ స్థితి బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాల ప్రభావంతో విచ్ఛిన్నానికి గురవుతుంది. ఈ కథనం మీస్నర్ ప్రభావం, దాని యంత్రాంగాలు మరియు దాని ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల యొక్క అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది.

మీస్నర్ ప్రభావం అంటే ఏమిటి?

మీస్నర్ ప్రభావం అనేది a నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం బహిష్కరణ సూపర్ కండక్టర్ అది ఒక క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కింద చల్లబడినప్పుడల్లా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారుతున్నప్పుడు. ఈ అయస్కాంత క్షేత్ర బహిష్కరణ సమీపంలోని అయస్కాంతాన్ని నిరోధిస్తుంది మరియు వర్తించే అయస్కాంత క్షేత్రం చాలా బలంగా ఉన్నప్పుడు మీస్నర్ స్థితి విచ్ఛిన్నమవుతుంది.

టైప్ I మరియు టైప్ II వంటి బ్రేక్‌డౌన్ ఎలా జరుగుతుందనే దాని ఆధారంగా సూపర్ కండక్టర్‌లు రెండు తరగతులలో అందుబాటులో ఉన్నాయి. టైప్ I కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు మరియు నియోబియం కాకుండా అత్యంత స్వచ్ఛమైన ఎలిమెంటల్ సూపర్‌కండక్టర్‌లు అయితే టైప్ II దాదాపు అన్ని సమ్మేళనాలు & అశుద్ధ సూపర్ కండక్టర్‌లు.

సూపర్ కండక్టర్‌లో మీస్నర్ ప్రభావం

సూపర్ కండక్టర్లు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కింద చల్లబడినప్పుడల్లా అవి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని బహిష్కరిస్తాయి & అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వాటి లోపలికి ప్రవేశించనివ్వవు, కాబట్టి సూపర్ కండక్టర్లలోని ఈ దృగ్విషయాన్ని మీస్నర్ ప్రభావం అంటారు.

ఎప్పుడైతే ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థం దాని క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కింద చల్లబడితే, అది సూపర్ కండక్టివ్ స్థితిలోకి మారుతుంది, కాబట్టి పదార్థం యొక్క ఎలక్ట్రాన్‌లు జతలుగా ఏర్పడతాయి కూపర్ జంటలు. ఈ జతలు పదార్థం అంతటా ఎటువంటి ప్రతిఘటన లేకుండా కదులుతాయి. అదే సమయంలో, పదార్థం అయస్కాంత క్షేత్రాలను తిప్పికొట్టడానికి ఆదర్శవంతమైన డయామాగ్నెటిజంను ప్రదర్శిస్తుంది.

ఈ వికర్షణ వలన అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు సుమారుగా సూపర్ కండక్టర్‌ను వంచి ఉపరితల ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి, ఇది పదార్థంలోని బయటి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఖచ్చితంగా రద్దు చేస్తుంది, తద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టర్ నుండి సమర్ధవంతంగా బయటకు వస్తుంది మరియు మీస్నర్ ప్రభావం ఏర్పడుతుంది.

మీస్నర్ ప్రభావం ఉదాహరణ క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది. అయస్కాంత క్షేత్రం నిర్ణీత విలువను మించి పెరిగినప్పుడల్లా ఈ మీస్నర్ స్థితి విచ్ఛిన్నమవుతుంది & నమూనా సాధారణ వాహకం వలె ప్రవర్తిస్తుంది.

కాబట్టి, సూపర్ కండక్టర్ దాని సాధారణ స్థితికి వచ్చే ఈ నిర్దిష్ట అయస్కాంత క్షేత్ర విలువను క్రిటికల్ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ అంటారు. ఇక్కడ, క్లిష్టమైన అయస్కాంత క్షేత్ర విలువ ప్రధానంగా ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కింద ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, క్లిష్టమైన అయస్కాంత క్షేత్ర విలువ పెరుగుతుంది. దిగువన మీస్నర్ ప్రభావం గ్రాఫ్ ఉష్ణోగ్రత ద్వారా క్లిష్టమైన అయస్కాంత క్షేత్రంలో మార్పును చూపుతుంది.

ఉత్పన్నం

గణితాన్ని అందించడానికి ఉపయోగించే రెండు ముఖ్యమైన సమాచారం మీస్నర్ ప్రభావం యొక్క ఉత్పన్నం ఉన్నాయి; శక్తి పరిరక్షణ సూత్రం & అయస్కాంత క్షేత్రాలు మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాల మధ్య ప్రధాన సంబంధం. ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ అనేది క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్ అంతటా అయస్కాంత ప్రవాహంలో మార్పు ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే వోల్టేజ్. క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్‌లోని ఫెరడే యొక్క ఇండక్షన్ లా ఆధారంగా EMF లేదా ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ సర్క్యూట్ అంతటా అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క మార్పు రేటుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఈ విధంగా,

ε = -dΦ/dt

పై సంబంధాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా, ఒక పదార్థం ఒక సాధారణ స్థితి నుండి సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారినప్పుడు, ఏదైనా అయస్కాంత ప్రవాహం ' ఎఫ్' ఇ మెటీరియల్‌లో అసలైనది మారాలి. కాబట్టి ఈ మార్పు ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్‌ను సృష్టిస్తుంది మరియు మెటీరియల్ ఉపరితలంపై స్క్రీనింగ్ ప్రవాహాలను సృష్టిస్తుంది. ఫ్లక్స్‌లోని ఈ మార్పుకు ప్రతిఘటన అనేది మీస్నర్ ఎఫెక్ట్‌ను బయటి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని బయటకు పంపేలా చేస్తుంది.

ఫ్లక్స్ పిన్నింగ్ vs మీస్నర్ ఎఫెక్ట్

ఫ్లక్స్ పిన్నింగ్ మరియు మీస్నర్ ప్రభావం మధ్య ఉన్న ప్రధాన వ్యత్యాసాలను అర్థం చేసుకోవడం ఖచ్చితంగా సూపర్ కండక్టింగ్ దృగ్విషయం యొక్క అవగాహనను విస్తరిస్తుంది & సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది గొప్ప ఇంటరాక్టింగ్ ఫోర్స్ & పదార్థం యొక్క అసాధారణ పరిస్థితులు అని మాకు చెబుతుంది. ఫ్లక్స్ పిన్నింగ్ vs మీస్నర్ ఎఫెక్ట్ మధ్య వ్యత్యాసం క్రింద చర్చించబడింది.

చిన్న సూపర్ కండక్టర్లలో పారా అయస్కాంత మీస్నర్ ప్రభావం

ఈ ప్రభావం సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక లక్షణం & జీరో రెసిస్టివిటీని సూచిస్తుంది. ప్రస్తుతం, కొన్ని సూపర్ కండక్టింగ్ నమూనాలు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఆకర్షించవచ్చని అనేక ప్రయోగాలు వెల్లడించాయి, దీనిని పారా అయస్కాంత మీస్నర్ ప్రభావం అని పిలుస్తారు. ఈ ప్రభావం అయస్కాంత క్షేత్రానికి డోలనం చేసే విధి, ఇది ఒక సూపర్ కండక్టర్‌లో అనేక ఫ్లక్స్ క్వాంటా స్తంభింపచేసినప్పుడల్లా ఒక నిర్దిష్ట క్షేత్రంపై సాధారణ మీస్నర్ ప్రభావాన్ని భర్తీ చేస్తుంది.

పారా అయస్కాంత స్థితి మెటాస్టేబుల్‌గా గుర్తించబడింది & మీస్నర్ పరిస్థితి బాహ్య శబ్దంతో పునరుద్ధరించబడుతుంది. కాబట్టి పారా అయస్కాంత మీస్నర్ ప్రభావం ఉపరితల సూపర్ కండక్టివిటీతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, కనుక ఇది ఒక సాధారణ సూపర్ కండక్టర్ ఆస్తిని సూచిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడం ద్వారా, సూపర్ కండక్టింగ్ కవర్‌లోని ఉపరితలం యొక్క క్లిష్టమైన ఫీల్డ్ వద్ద సంగ్రహించబడిన ఫ్లక్స్ అదనపు ఫ్లక్స్‌ను ఉపరితలంలోకి ప్రవేశించడానికి అనుమతించడం ద్వారా చిన్న పరిమాణంలోకి తగ్గిస్తుంది.

అప్లికేషన్లు

ది మీస్నర్ ప్రభావం యొక్క అప్లికేషన్లు కింది వాటిని చేర్చండి.

• ఇది రాబోయే రవాణా సాంకేతికతలను & సూక్ష్మ అయస్కాంత మార్పులను కొలవడానికి SQUIDల ఆపరేషన్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి క్వాంటం లెవిటేషన్ లేదా క్వాంటం ట్రాపింగ్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ ప్రభావం మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది, అంటే అయస్కాంత క్షేత్రం కాకుండా మద్దతు లేకుండా శరీరాన్ని సస్పెండ్ చేయవచ్చు
• ఈ ప్రభావం యొక్క సంభావ్య అప్లికేషన్లు ప్రధానంగా ఉన్నాయి; రవాణా వాహనాలు అయస్కాంతం, తక్కువ వైబ్రేషన్ మౌంట్‌లు, ఘర్షణ లేని బేరింగ్‌లు మొదలైనవి.
• అయస్కాంత జోక్యం నుండి సున్నితమైన పరికరాలను రక్షించే అయస్కాంత కవచాలను రూపొందించడానికి ఈ ప్రభావం సూపర్ కండక్టర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ ప్రభావం మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ & పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్ అప్లికేషన్‌ల కోసం శక్తివంతమైన సూపర్ కండక్టింగ్ మాగ్నెట్‌లను తయారు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
• ఇది సైంటిఫిక్ రీసెర్చ్, మెడికల్ ఇమేజింగ్, ట్రాన్స్‌పోర్టేషన్ మొదలైన రంగాలపై ప్రభావం చూపుతుంది.

సీబెక్ ప్రభావాన్ని ఎవరు కనుగొన్నారు?

సీబెక్ ప్రభావాన్ని జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త 'థామస్ జోహన్ సీబెక్' 1821లో కనుగొన్నారు.

సీబెక్ ప్రభావం ఎందుకు ముఖ్యమైనది?

వివిధ అనువర్తనాల కోసం విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి భారీ సున్నితత్వం & ఖచ్చితత్వంతో ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి సీబెక్ ప్రభావం ఉపయోగపడుతుంది.

సీబెక్ ప్రభావం అంటే ఏమిటి మరియు ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి ఇది ఎలా ఉపయోగించబడుతుంది?

సీబెక్ ప్రభావం అనేది రెండు వేర్వేరు ఎలక్ట్రికల్ కండక్టర్ల (లేదా) మధ్య ఉష్ణోగ్రత వైవిధ్యం. సెమీకండక్టర్స్ రెండు పదార్ధాల మధ్య వోల్టేజ్ అసమానతను సృష్టిస్తుంది. ఒకసారి వేడిని రెండింటిలో ఒకదానికి అందించబడుతుంది కండక్టర్లు (లేదా) సెమీకండక్టర్లు, ఆపై వేడిచేసిన ఎలక్ట్రాన్లు చల్లటి కండక్టర్ (లేదా) సెమీకండక్టర్‌కు ప్రవహిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రతలో వ్యత్యాసం సీబెక్ ప్రభావం అని పిలువబడే EMFని ఏర్పరుస్తుంది.

ఉష్ణోగ్రతతో సీబెక్ ఎందుకు పెరుగుతుంది?

సీబెక్ గుణకం విలువ కొలిచిన ఉష్ణోగ్రత పరిధి కంటే సానుకూలంగా ఉంటుంది, ఇది p-రకం పనితీరును చూపుతుంది & ఇది ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడల్లా విద్యుత్ వాహకత పెరుగుతుంది, ఇది సెమీకండక్టర్ పనితీరును సూచిస్తుంది.

మీస్నర్ ప్రభావం అంటే ఏమిటి మరియు ఇది మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్‌లో ఎలా ఉపయోగించబడుతుంది?

ఈ ప్రభావం మంచి కండక్టర్లు సూపర్ కండక్టింగ్‌గా మారినప్పుడల్లా అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని దూరంగా ఉంచేలా చేయడం ద్వారా మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్‌ను అనుమతిస్తుంది. కండక్టర్ దాని క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కింద చల్లబడిన తర్వాత, లెవిటేటింగ్ ప్రభావాన్ని సృష్టించడానికి అయస్కాంత క్షేత్రాలు బహిష్కరించబడతాయి.

సూపర్ కండక్టర్లు ఖచ్చితమైన డయామాగ్నెటిక్ పదార్థాలు అని చూపించే మీస్నర్ ప్రభావం ఏమిటి?

మీస్నర్ రాష్ట్రంలోని సూపర్ కండక్టర్లు ఆదర్శవంతమైన డయామాగ్నెటిజం (లేదా) సూపర్ డయామాగ్నెటిజంను చూపుతాయి అంటే సూపర్ కండక్టర్ -1 అయస్కాంత ససెప్టబిలిటీని కలిగి ఉంటుంది.

అందువలన, ఇది Meissner ప్రభావం యొక్క అవలోకనం , ఉత్పన్నం, తేడాలు మరియు దాని అప్లికేషన్లు. ఇది సూపర్ కండక్టర్లను ఒక క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మార్చడం నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బహిష్కరణ. సూపర్ కండక్టివిటీలోని ఈ ప్రభావం ఉపరితల విద్యుత్ ప్రవాహ ఉత్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది వెలుపలి అయస్కాంత క్షేత్రాలను తిరస్కరించడానికి ప్రతి-అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, సూపర్ కండక్టర్ అంటే ఏమిటి?