Votre lecteur Flash n'est pas à jour. Mettre Flash à jour.
L'effet Meissner
c'est froid!
Aimant

L'effet Meissner

Origine de la lévitation

Certains matériaux ont tendance à expulser le champ magnétique ; ces matériaux sont appelés « diamagnétiques », mais ces effets sont très faibles. Par exemple, l’eau ou le corps humain sont des matériaux diamagnétiques. Par contre, à cause de l’effet Meissner, le matériau supraconducteur crée des courants qui s’opposent complètement au champ appliqué par l’aimant. Un supraconducteur dans l’état Meissner est donc un diamagnétique parfait. Les courants responsables de cet effet ne nécessitent aucune énergie pour perdurer ; en revanche le système doit fournir l’énergie initiale pour les accélérer jusqu’à la valeur qui permet d’annuler le champ extérieur.

Si le champ magnétique à expulser est trop important, le système n’arrivera pas à développer les supercourants nécessaires ; la supraconductivité ne pourra alors pas exister, et l’échantillon sera simplement métallique. On appelle champ magnétique critique Bc ce champ au-delà duquel le matériau ne peut plus être supraconducteur, même si on le refroidit. L’existence de la supraconductivité dépend donc à la fois de la valeur de la température et du champ magnétique, ce qui peut se représenter par un diagramme de phase.

Credits : J.Bobroff, LPS

Attention, l’effet Meissner n’est pas de l’induction ! En effet, les lois classiques de l’électromagnétisme permettent à un métal parfait (R = 0) d’être traversé par un champ magnétique non nul ; ce qui est alors interdit est la variation de champ magnétique (dB/dt = 0). Mais dans l’effet Meissner, on ne fait pas varier le champ au cours du temps, c’est toujours le même aimant, et pourtant il se met à léviter.

Afin de décrire les propriétés d’un supraconducteur et d’expliquer l’effet Meissner, il ne suffit donc pas de dire que la résistance électrique est nulle (R = 0) comme dans un métal parfait. Il faut introduire une nouvelle loi, la relation de London, qui va remplacer la loi d’Ohm habituelle : les électrons supraconducteurs ne suivent pas la même loi que les électrons métalliques.

 

Lévitation d’un aimant au-dessus d’un bol en plomb. Il s’agit ici d’une vraie lévitation Meissner : le plomb est un supraconducteur de type I en dessous d’une température de 7,2 K ; il est ici refroidi à 4,2 K à l’aide d’hélium liquide. Les vortex ne peuvent pas exister dans le plomb, seule la forme concave du supraconducteur assure la stabilité de la lévitation et empêche l’aimant de glisser sur le coté.

L’état supraconducteur est donc caractérisé par deux propriétés : pas de résistance électrique (R = 0), et pas de champ magnétique (B = 0). Ce sont deux propriétés bien distinctes : aucune n’est la conséquence de l’autre.

CNRSSociété Française de PhysiqueTriangle de la physique
Pied de pagehey ! C'est un bord arrondi ?
c'est froid!
CNRSSociété Française de PhysiqueTriangle de la physique