迈斯纳效应

迈斯纳效应是当超导体冷却到临界温度以下时，超导体在过渡到超导状态期间磁场从超导体中排出。 这种驱逐将排斥附近的磁铁。

在施加磁场的情况下，样品被冷却到低于它们的超导转变温度，于是样品几乎消除了所有内部磁场。 他们只是间接地检测到这种效应，因为磁通量被超导体守恒：当内部磁场减小时，外部磁场增加。 该实验首次证明超导体不仅仅是完美导体，并提供了超导体状态的独特定义特性。 排斥效应的能力取决于超导体晶胞内中和所形成的平衡性质。

内部几乎没有或没有磁场的超导体被称为迈斯纳态。 当施加的磁场太强时，迈斯纳态就会崩溃。 根据这种击穿的发生方式，超导体可以分为两类。

在 I 型超导体中，当施加的场强超过临界值 Hc 时，超导性会突然被破坏。 根据样品的几何形状，人们可以获得一种中间状态，该状态由带有磁场的普通材料区域与不包含磁场的超导材料区域混合而成的巴洛克图案组成。

在 II 型超导体中，将施加的场提高到超过临界值 Hc1 会导致混合状态（也称为涡流状态），其中越来越多的磁通量穿透材料，但仍然没有电流阻力，因为 只要电流不是太大。 在第二个临界场强 Hc2 下，超导性被破坏。 混合态是由电子超流体中的涡流引起的，有时称为通量子，因为这些涡流携带的通量是量子化的。 大多数纯元素超导体，除了铌和碳纳米管，都是 I 型，而几乎所有的不纯和化合物超导体都是 II 型。

Fritz 和 Heinz London 兄弟对迈斯纳效应给出了现象学解释，他们表明超导体中的电磁自由能被最小化，

其中 H 是磁场，λ 是伦敦穿透深度。

这个方程式被称为伦敦方程式，预测超导体中的磁场从它在表面的任何值呈指数衰减。 这种磁场排除是在从导体到超导体的相变过程中出现的超抗磁性的表现，例如通过将温度降低到临界温度以下。

在弱外加场（小于破坏超导相的临界场）中，超导体通过在其表面附近建立电流来排出几乎所有磁通量，因为磁场 H 在伦敦穿透深度内从 表面。 这些表面电流将超导体的内部体积与外部施加场屏蔽开来。 由于场驱逐或抵消不随时间变化，产生这种效应的电流（称为持续电流或屏蔽电流）不会随时间衰减。

在地表附近，在伦敦穿透深度内，磁场并未完全取消。 每种超导材料都有其特有的穿透深度。

任何完美的导体都会阻止由于零电阻下的普通电磁感应而导致通过其表面的磁通量发生任何变化。 然而，迈斯纳效应与此截然不同：当普通导体被冷却以使其在恒定施加磁场的情况下转变为超导状态时，磁通量在转变过程中被排出。 这种效应不能用无穷大的电导率来解释，而只能用伦敦方程来解释。 磁铁在已经超导材料上方的放置和随后的悬浮并不能证明迈斯纳效应，而最初静止的磁铁后来被超导体排斥，因为它被冷却到临界温度以下。

由于楞次定律或法拉第定律，超导体中存在的用于排出磁场的持续电流通常被误解。 不是这种情况的一个原因是没有改变磁通量来感应电流。