मीस्नर प्रभाव: व्युत्पत्ति, बनाम फ्लक्स योजना, सूत्र और इसके अनुप्रयोग

1933 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट ओचसेनफेल्ड और वाल्थर मीसनर ने एक अभूतपूर्व खोज की जिसे मीस्नर प्रभाव के नाम से जाना जाता है। उनकी जांच में टिन और सीसे के सुपरकंडक्टिंग नमूनों के आसपास चुंबकीय क्षेत्र वितरण को मापना शामिल था। इन नमूनों को उनके अतिचालक संक्रमण तापमान से नीचे ठंडा करने और चुंबकीय क्षेत्र के अधीन करने पर, ओचसेनफेल्ड और मीसनर ने एक उल्लेखनीय घटना देखी। नमूनों के बाहर चुंबकीय क्षेत्र बढ़ गया, जो नमूनों के भीतर से चुंबकीय क्षेत्र के निष्कासन का संकेत देता है। यह घटना, जहां एक सुपरकंडक्टर अपने भीतर बहुत कम या कोई चुंबकीय क्षेत्र प्रदर्शित नहीं करता है, मीस्नर अवस्था कहलाती है। हालाँकि, यह अवस्था मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में टूटने के लिए अतिसंवेदनशील है। यह आलेख मीस्नर प्रभाव, इसके तंत्र और इसके व्यावहारिक अनुप्रयोगों का एक सिंहावलोकन प्रदान करता है।

मीस्नर प्रभाव क्या है?

मीस्नर प्रभाव चुंबकीय क्षेत्र का निष्कासन है अतिचालक इसके सुपरकंडक्टिंग अवस्था में परिवर्तन के दौरान जब भी इसे एक महत्वपूर्ण तापमान के तहत ठंडा किया जाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र निष्कासन पास के चुंबक का विरोध करेगा और जब भी लागू चुंबकीय क्षेत्र बहुत मजबूत होगा तो मीस्नर राज्य टूट जाएगा।

ब्रेकडाउन कैसे होता है इसके आधार पर सुपरकंडक्टर दो श्रेणियों में उपलब्ध हैं, जैसे टाइप I और टाइप II। टाइप I कार्बन नैनोट्यूब और नाइओबियम के अलावा सबसे शुद्ध मौलिक सुपरकंडक्टर्स हैं जबकि टाइप II लगभग सभी यौगिक और अशुद्ध सुपरकंडक्टर्स हैं।

सुपरकंडक्टर में मीस्नर प्रभाव

जब भी सुपरकंडक्टर्स को एक महत्वपूर्ण तापमान के तहत ठंडा किया जाता है तो वे चुंबकीय क्षेत्र को बाहर निकाल देते हैं और चुंबकीय क्षेत्र को अपने अंदर प्रवेश नहीं करने देते हैं, इसलिए सुपरकंडक्टर्स के भीतर की इस घटना को मीस्नर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

जब भी कोई अतिचालक पदार्थ अपने क्रांतिक तापमान के तहत ठंडा हो जाता है, तो यह अतिचालक स्थिति में बदल जाता है, इसलिए पदार्थ के इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाते हैं जिन्हें कहा जाता है कूपर जोड़े. ये जोड़े संपूर्ण सामग्री में बिना किसी प्रतिरोध के गति करते हैं। साथ ही, सामग्री चुंबकीय क्षेत्रों को प्रतिकर्षित करने के लिए आदर्श प्रतिचुंबकत्व प्रदर्शित करती है।

यह प्रतिकर्षण चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को सुपरकंडक्टर के लगभग मोड़ने का कारण बन सकता है जिससे एक सतही धारा उत्पन्न होती है जो सामग्री में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को सटीक रूप से रद्द कर देती है, इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र को सुपरकंडक्टर से कुशलतापूर्वक बाहर निकाल दिया जाता है और मीस्नर प्रभाव होता है।

मीस्नर प्रभाव का उदाहरण निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है। जब भी चुंबकीय क्षेत्र एक निश्चित मान से अधिक बढ़ जाता है तो यह मीस्नर अवस्था टूट जाती है और नमूना एक सामान्य कंडक्टर की तरह व्यवहार करता है।

तो, यह निश्चित चुंबकीय क्षेत्र मान जिसके परे सुपरकंडक्टर अपनी सामान्य स्थिति में वापस आ जाता है उसे क्रिटिकल चुंबकीय क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। यहां, क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र का मान मुख्य रूप से तापमान पर निर्भर करता है। जब क्रांतिक तापमान के अंतर्गत तापमान कम हो जाता है, तो क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र का मान बढ़ जाता है। नीचे मीस्नर प्रभाव ग्राफ तापमान के माध्यम से महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र के भीतर परिवर्तन को दर्शाता है।

व्युत्पत्ति

गणितीय जानकारी प्रदान करने के लिए उपयोग की जाने वाली जानकारी के दो आवश्यक टुकड़े मीस्नर प्रभाव की व्युत्पत्ति हैं; ऊर्जा संरक्षण सिद्धांत और चुंबकीय क्षेत्र के साथ-साथ विद्युत धाराओं के बीच मुख्य संबंध। इलेक्ट्रोमोटिव बल एक बंद सर्किट में चुंबकीय प्रवाह के भीतर परिवर्तन से उत्पन्न वोल्टेज है। एक बंद सर्किट के भीतर फैराडे के प्रेरण कानून पर आधारित ईएमएफ या इलेक्ट्रोमोटिव बल पूरे सर्किट में चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक है। इस प्रकार,

ε = -dΦ/dt

उपरोक्त संबंध का उपयोग करके, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि जब भी किसी सामग्री का सामान्य स्थिति से अतिचालक स्थिति में संक्रमण होता है, तो कोई भी चुंबकीय प्रवाह ' एफ' ई सामग्री में मूल रूप से विद्यमान परिवर्तन होना चाहिए। तो यह परिवर्तन एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाएगा और सामग्री की सतह पर स्क्रीनिंग धाराएं बनाएगा। फ्लक्स के भीतर इस परिवर्तन का प्रतिरोध मीस्नर प्रभाव को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बाहर निकालने के लिए मजबूर करता है।

फ्लक्स पिनिंग बनाम मीस्नर प्रभाव

फ्लक्स पिनिंग और मीस्नर प्रभाव के बीच मुख्य अंतर को समझना निश्चित रूप से सुपरकंडक्टिंग घटना की समझ का विस्तार करता है और हमें बताता है कि सुपरकंडक्टिविटी एक समृद्ध इंटरैक्टिंग बल और पदार्थ की असाधारण स्थिति है। फ्लक्स पिनिंग बनाम मीस्नर इफ़ेक्ट के बीच अंतर पर नीचे चर्चा की गई है।

छोटे सुपरकंडक्टर्स में पैरामैग्नेटिक मीस्नर प्रभाव

यह प्रभाव सुपरकंडक्टर्स का सबसे मौलिक गुण है और इसका तात्पर्य शून्य प्रतिरोधकता है। वर्तमान में, कई प्रयोगों से पता चला है कि कुछ अतिचालक नमूने एक चुंबकीय क्षेत्र को आकर्षित कर सकते हैं जिसे पैरामैग्नेटिक मीस्नर प्रभाव कहा जाता है। यह प्रभाव चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक दोलन कार्य है जो एक निश्चित क्षेत्र के ठीक ऊपर विशिष्ट मीस्नर प्रभाव को प्रतिस्थापित करता है जब भी कई फ्लक्स क्वांटा एक सुपरकंडक्टर में जमे हुए होते हैं।

पैरामैग्नेटिक स्थिति मेटास्टेबल पाई गई है और मीस्नर स्थिति बाहरी शोर के साथ बहाल हो गई है। तो पैरामैग्नेटिक मीस्नर प्रभाव सतह की अतिचालकता से जुड़ा है, इस प्रकार यह एक सामान्य सुपरकंडक्टर संपत्ति का प्रतिनिधित्व करता है। तापमान को कम करके, सुपरकंडक्टिंग कवर में सतह के महत्वपूर्ण क्षेत्र में कैप्चर किया गया फ्लक्स अतिरिक्त फ्लक्स को सतह में प्रवेश करने की अनुमति देकर छोटी मात्रा में कम कर देता है।

अनुप्रयोग

मीस्नर प्रभाव के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इसका उपयोग क्वांटम लेविटेशन या क्वांटम ट्रैपिंग में आगामी परिवहन प्रौद्योगिकियों को विकसित करने और सूक्ष्म चुंबकीय परिवर्तनों को मापने के लिए स्क्विड ऑपरेशन में किया जाता है।
• इस प्रभाव का उपयोग चुंबकीय उत्तोलन के भीतर किया जाता है जिसका अर्थ है कि किसी पिंड को चुंबकीय क्षेत्र के अलावा बिना किसी सहारे के लटकाया जा सकता है
• इस प्रभाव के संभावित अनुप्रयोगों में मुख्य रूप से शामिल हैं; चुंबकीय रूप से उड़ने वाले परिवहन वाहन, कम-कंपन माउंट, घर्षण रहित बीयरिंग इत्यादि।
• इस प्रभाव का उपयोग सुपरकंडक्टर्स में चुंबकीय ढाल बनाने के लिए किया जाता है जो संवेदनशील उपकरणों को चुंबकीय हस्तक्षेप से बचाता है।
• यह प्रभाव चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग और कण त्वरक अनुप्रयोगों के लिए शक्तिशाली सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट बनाने की अनुमति देता है।
• इसका उपयोग वैज्ञानिक अनुसंधान, चिकित्सा इमेजिंग, परिवहन आदि जैसे क्षेत्रों को प्रभावित करने में किया जाता है।

सीबेक प्रभाव की खोज किसने की?

सीबेक प्रभाव की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी 'थॉमस जोहान सीबेक' ने वर्ष 1821 में की थी।

सीबेक प्रभाव क्यों महत्वपूर्ण है?

सीबेक प्रभाव विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए अत्यधिक संवेदनशीलता और सटीकता के साथ तापमान को मापने में उपयोगी है।

सीबेक प्रभाव क्या है और तापमान मापने के लिए इसका उपयोग कैसे किया जाता है?

सीबेक प्रभाव एक ऐसी घटना है जहां दो अलग-अलग विद्युत कंडक्टरों (या) के बीच तापमान भिन्नता होती है अर्धचालक दो पदार्थों के बीच वोल्टेज असमानता उत्पन्न करता है। एक बार दोनों में से एक को गर्मी प्रदान की जाती है कंडक्टर (या) अर्धचालक, और फिर गर्म इलेक्ट्रॉन कूलर कंडक्टर (या) अर्धचालक में प्रवाहित होते हैं। तापमान में अंतर एक ईएमएफ बनाता है जिसे सीबेक प्रभाव कहा जाता है।

तापमान के साथ सीबेक क्यों बढ़ता है?

सीबेक गुणांक मान तापमान की मापी गई सीमा के ऊपर सकारात्मक है, जो पी-प्रकार के प्रदर्शन को दर्शाता है और यह तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। जब भी तापमान बढ़ता है तो विद्युत चालकता बढ़ जाती है जो अर्धचालक प्रदर्शन को इंगित करता है।

मीस्नर प्रभाव क्या है और चुंबकीय उत्तोलन में इसका उपयोग कैसे किया जाता है?

यह प्रभाव अच्छे कंडक्टरों को सुपरकंडक्टिंग में बदलने पर चुंबकीय क्षेत्र को दूर रखने के द्वारा चुंबकीय उत्तोलन की अनुमति देता है। एक बार जब कंडक्टर को उसके महत्वपूर्ण तापमान के तहत ठंडा कर दिया जाता है, तो उड़ने वाला प्रभाव पैदा करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र निष्कासित हो जाते हैं।

मीस्नर प्रभाव क्या है जो दर्शाता है कि अतिचालक पूर्ण प्रतिचुम्बकीय पदार्थ हैं?

मीस्नर अवस्था के भीतर सुपरकंडक्टर आदर्श प्रतिचुंबकत्व (या) सुपर प्रतिचुंबकत्व दिखाते हैं जिसका अर्थ है कि सुपरकंडक्टर में -1 चुंबकीय संवेदनशीलता है।

इस प्रकार, यह है मीस्नर प्रभाव का एक सिंहावलोकन , व्युत्पत्ति, अंतर, और इसके अनुप्रयोग। यह सुपरकंडक्टर्स के एक महत्वपूर्ण तापमान से नीचे सुपरकंडक्टिंग स्थिति में संक्रमण से चुंबकीय क्षेत्र का निष्कासन है। सुपरकंडक्टिविटी के भीतर इस प्रभाव में सतह विद्युत प्रवाह उत्पादन शामिल होता है जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों को नकारने के लिए एक प्रति-चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि सुपरकंडक्टर क्या है?