КРИТИЧЕСКИЙ ТОК

КРИТИЧЕСКИЙ ТОК

       

в сверхпроводниках, предельное значение постоянного незатухающего электрич. тока в сверхпроводящем образце, при превышении к-рого в-во образца переходит в нормальное, несверхпроводящее состояние. Т. к. в норм. состоянии в-во обладает конечным электрич. сопротивлением, то после перехода возникает рассеяние (диссипация) энергии тока, приводящее к нагреву образца.

В массивных сверхпроводниках I рода с размерами, много большими глубины проникновения магн. поля, К. т. Iк соответствует току, к-рый создаёт критическое магнитное поле Нк на поверхности сверхпроводника. При этом сверхпроводник переходит в промежуточное состояние, в к-ром часть в-ва находится в нормальном, а часть — в сверхпроводящем состоянии. При наличии тока границы между сверхпроводящими и норм. областями находятся в движении. В силу Мейснера эффекта магн. поле становится переменным, и возникает индукционное электрич. поле, обусловливающее диссипацию энергии в проводнике.

В сверхпроводниках II рода различают два значения К. т. (Iк,1 и Iк,2). В идеальном сверхпроводнике (не содержащем дефектов крист. решётки) при Iк,1 магн. индукция становится отличной от нуля, магн. поле проникает в сверхпроводник. Проникшее поле имеет вид нитей с квантованным магн. потоком, вокруг к-рых циркулируют сверхпроводящие токи (т. н. вихревые нити). Диссипация энергии в этом случае связана с изменением магн. поля во времени из-за движения вихревых нитей и с соответствующим индукционным электрич. полем. В реальных сверхпроводниках II рода (с дефектами крист. решётки) омич. сопротивление возникает при Iк,2 >Iк,1 и т. к. дефекты препятствуют движению вихревых нитей (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

КРИТИЧЕСКИЙ ТОК

в сверхпроводниках - макс, величина постоянного электрич. тока, к-рый может протекать через сверхпроводник без диссипации энергии. Если ток превосходит критич. значение, то вещество сверхпроводника переходит полностью или частично в нормальное (несверхпроводящее) состояние и в образце возникает диссипация энергии, приводящая к его нагреву.

В массивном сверхпроводнике 1-го рода К. т. I _с - это такой ток, к-рый создаёт на поверхности образца критическое магнитное поле Нг. В цилиндрич. сверхпроводнике, напр., где R - радиус цилиндра. При токе I>I _с сверхпроводник 1-го рода переходит в промежуточное состояние, характеризующееся чередованием нормальных и сверхпроводящих областей (доменной структурой).

В сверхпроводнике 2-го рода значение К. т. определяется возникновением в образце вихрей (несверхпроводящих вихревых нитей, при образовании к-рых сверхпроводник переходит в т. н. смешанное состояние). Вихревые нити начинают возникать при токе, создающем на границе образца критич. магн. поле H_C1-"Сердцевину" каждой вихревой нити образует квант магн. потока, в силу чего на вихри действует Лоренца сила со стороны протекающего тока, однако в реальных образцах вихревые нити закреплены на дефектах кристаллич. решётки и вблизи границ образца, так что при достаточно малом токе они находятся в равновесии (пиннинг вихревых нитей). При увеличении тока сила Лоренца возрастает и при токе, превышающем критич. значение (К. т. шшнинга), происходит срыв вихревых нитей. (При токе, равном критическому, осуществляется т. н. критич. состояние пиннинга.) Вихревые нити приходят в движение, в результате чего за счёт индукционного механизма в образце генерируется электрич. поле н возникает диссипация энергии (резистивное состояние сверхпроводника). Вещество образца при этом в осн. сохраняет сверхпроводящие свойства (сверхпроводимость подавлена только в сердцевине вихревых нитей).

Различают мягкие и жёсткие сверхпроводники 2-го рода. В мягких сверхпроводниках сила закрепления вихревых нитей мала и К. т. практически равен току, при к-ром на поверхности создаётся критич. магн. поле H_C1. В жёстких сверхпроводниках сила закрепления вихревых нитей велика, значение К. т. определяется срывом вихревых нитей и может быть весьма значительным. Макс. К. т. обладают т. н. композитные сверхпроводники, в к-рых благодаря особой технологии создаётся микроструктура, максимально препятствующая движению вихревых нитей. В таких сверхпроводниках плотность К. т. может достигать 10⁵- 10⁶ А/см ². Жёсткие сверхпроводники находят широкое применение для изготовления сильных сверхпроводящих магнитов.

В тонких сверхпроводниках с поперечными размерами, меньшими глубины проникновения магн. поля, разрушение сверхпроводимости и возникновение диссипации происходят за счёт увеличения скорости сверхпроводящих электронов (куперовских пар) при увеличении тока, К. т. является током разрушения куперовских пар (см. Купера эффект). Магн. поле К. т. в тонких образцах мало, вещество сверхпроводника может перейти в нормальное состояние либо полностью, либо частично (резистивное состояние).

Понятие "К. т." встречается также в Джозефсона, эффекте.

Лит.: Сан-Жам Д., Сарма Г., Томас Е., Сверхпроводимость второго рода, пер. с англ., М., 1970; Кемпбелл А., Иветс Дж., Критические токи в сверхпроводниках, пер. с англ., М., 1975; Минц Р. Г., Рахманов А. Л., Неустойчивости в сверхпроводниках, М.. 1984.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.