Invloed magnetisch veld op supergeleider
-
Beste @noahthelegend ,
Jullie hebben een interessant onderwerp gekozen! Wat voor invloed heeft een extern magnetisch veld op de zweefhoogte en kritische temperatuur van een supergeleider. Ik hoor graag van jullie wat voor methode jullie hebben en dan kunnen we verder nadenken hoe het experiment kan worden uitgevoerd.
Groetjes,
Liam van Vugt -
Liam van Vugt Tijdens een eerste probeersel met een elektromagneet merkten we dat de mechanische aantrekking van de magneet het effect op de supergeleiding overstemde. Voor onze vervolgmeting hebben we daarom een verbeterde opstelling: we wekken een bijna uniform veld op met een Helmholtz-achtige spoelconfiguratie rond de YBCO-puck. Zo variëren we de veldsterkte in kleine stappen zonder grote krachtgradiënten, en meten we vervolgens Tc(B) en h(B) betrouwbaar.
De h(B) wilden we meten dmv een opstelling met onze telefoon, waarbij we eerst de pixels grootte ijken en mbv die grootte meten we de afwijking van de supergeleider.
Wat we concreet willen doen bij jullie:
Kalibratie B(I) van de spoelen (eventueel met gaussmeter).
Tc(B): bij meerdere B-waarden de temperatuur bepalen waarop levitatie net verdwijnt.
h(B): zweefhoogte meten bij (bijna) constante temperatuur en verschillende B.
Voor ons zou 16 Oktober het beste uitkomen, wegens een toetsweek die van 3 tot 10 oktober is.
Groetjes Noah en Maarten P. Van eck. -
Beste @noahthelegend ,
Jullie hebben een mooi uitgedacht experiment! Ik denk dat jullie goed op weg zijn met de Helmholz spoel setup. Dit zal inderdaad beter werken dan een sterke magneet op arbitraire afstand houden van de YBCO puck. De sterkte van het magnetisch veld om de puck kan dan ook gemakkelijk worden gekozen door een bepaalde stroom te laten lopen door de spoelen. Als jullie mij een design of schakeling kunnen sturen dan kunnen we bedenken hoe we dit het beste kunnen doen. De invloed op de zweefhoogte kan zo worden bepaald!
Voor de invloed op de kritische temperatuur wordt het al wat lastiger. Dit is omdat de opstelling die wordt gebruikt voor de kritische temperatuur in een bakje met vloeibaar stikstof wordt gedoopt. De Helmholz spoelen zouden dan buiten het bakje moeten staan. Het is handig om na te gaan of het magetisch veld dan nog sterk genoeg is, en wat voor effect het metalen bakje (van onbekend metaal) en alle stroom en kabels in de opstelling voor extra invloed zullen zorgen als je er een magnetisch veld op zet.
Ik hoor deze dingen graag van jullie en dan kunnen we verder denken over het experiment op 16 oktober!Groetjes,
Liam van Vugt -
Liam van Vugt Dank voor je feedback — dat helpt heel erg. We hebben nog even nagedacht en willen concreet dit voorleggen:
We plaatsen de YBCO-puck in een kleine niet-metalen bakje (keramiek of PTFE) waarin het vloeibare stikstof zit, zó dat de puck niet tegen de metalen wand aanligt. Keramiek/kunststof verstoren statische magnetische velden vrijwel niet, dus dit vermindert het dempingseffect van het buitenste metalen bakje.
Rond het bakje zetten we de Helmholtz-spoelen zoals besproken; vóór en tijdens de sessie doen we een korte kalibratie met een gaussmeter: (1) spoelen zonder bakje, (2) met leeg bakje, (3) met bakje + puck. Zo meten we exact hoeveel veld er overblijft bij de puck.
We verwachten dat de veldsterkte hoog genoeg zal zijn, want de meesten plastics en keramieken hebben permeabiliteit van ongeveer 1, dus we verwachten niet veel verandering in het magneetveld. qua materiaal lijkt ons de beste keuze: PTFE (Teflon) of een cryo-grade kunststof (PE, PP) -> sterk, goedkoop, goed verkrijgbaar.
Keramiek is ook prima, maar kwetsbaarder bij thermische shock.
Als jullie iets van dit hebben zou dat fijn zijn, anders kunnen wij dit zelf proberen te regelen.Nooit gaan we iets van PLA/ABS/PVC/plexiglas gebruiken want dat knapt of verpulvert in vloeibare stikstof.
Qua schakeling gebruiken we het liefste dezelfde als de vorige keer.
Groet,
Noah Jansen en Maarten P. A. Van Eck -
Beste @noahthelegend ,
Jullie hebben een goed idee van het experiment! Deze kunnen we zeker uitvoeren in de workshop. Misschien is het ook handig als jullie van tevoren uitzoeken wat voor effect magnetisch veld zou kunnen hebben op de kritische temperatuur, en of die dat überhaupt heeft.
De opstelling is (zoals jullie weten) niet super sterk. Naar mijn laatste ervaringen ermee duikt de thermokoppel die de temperatuur weergeeft direct naar 77K zodra de opstelling in het stikstof wordt gedoopt. Dan wanneer de opstelling uit het stikstof wordt gehaald, warmt deze langzaam op en dat zie je wel mooi met de thermokoppel. Dus de kritische temperatuur wordt het beste gemeten nadat de opstelling uit het stikstof wordt gehaald.Het is dus een idee om het afkoelen apart van de Helmholz setup te doen en deze dan op te laten warmen tussen de spoelen, en zo te zien of een sterk magnetisch veld de Tc beïnvloed. Op die manier hoef je ook geen speciaal materiaal te zoeken dat dopen in vloeibaar stikstof aankan, maar enkel een koud metalen object op zich kan hebben liggen.
Groetjes,
Liam
