lévitation aimant/supraconducteur - effet meissner

[un_copain]

Bonjour à tous,

Je m'interroge en ce moment sur un effet très rigolo et relativement connu, la lévitation d'un aimant sur un matériau supraconducteur.
Bon, de ce que j'en ai compris, en bref, le flux du champ magnétique de l'aimant entraînent des courants de Foucault qui engendrent un second champ magnétique, opposé au premier. Et le caractère supra de la surface fait qu'il n'y a aucune perte d'énergie donc les courants de Foucault engendrent un champ magnétique pouvant annuler totalement le champ incident, donc lévitation.

Je résume un peu mais je peux comprendre la lévitation d'un aimant que l'on approche d'un supra.

Un détail qui me titille c'est l'observation suivante :
Avant de passer sous la température critique Tc, nous posons un aimant sur le matériau supra. Puis nous refroidissons le système à l'azote, on passe en dessous de Tc, et là, l'aimant bondit de lui même, s'élève au dessus de la surface et lévite.
Mais cet effet de lévitation dépend de l'effet Meissner, qui lui dépend des courants de Foucault, qui eux dépendent du FLUX du champ magnétique non ? Dans le cas décrit ci-dessus, le champ magnétique est gardé statique tout du long vu que l'aimant n'est pas mis en mouvement par rapport à la surface supra.

En somme, je comprend qu'un matériau supraconducteur repousse un champ magnétique qui approche. Mais dans mon esprit, si jamais le matériau devient supra alors qu'il est initialement traversé par un champ statique, je m'attend à ce que les lignes de champ traversent encore le matériau lorsqu'il devient supra, car tout simplement ce champ magnétique est statique, le flux est nul, donc pas de courant de Foucault, pas d'effet Meissner ???

L'expérience me prouve clairement que mon raisonnement est faux mais je ne comprends pas ce que je rate...
Pouvez vous m'éclaircir ?
Merci de votre réponse
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[gts2]

Bonjour,

Simplement ce ne sont pas des courants de Foucault : à l'intérieur d'un supraconducteur le champ magnétique statique est nul, et donc il y a éventuellement création de courants statiques pour s'opposer au champ extérieur.

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement strictement complémentaire, c'est involontaire

Lorsque le matériau devient supraconducteur, les lignes de champs sont "éjectées" du matériau, littéralement.

(avec ceux de type II, comme c'est le cas des supra haute température, il passe encore quelques lignes dans des zones de type "cortex" de courant, et qui ancrent le matériau rendant la lévitation stable).
C'est bien montré ici : https://sciences.brussels/printemps/...-Sebastien.pdf
Cela conduit même à des situations où on peut piéger un champ magnétique dans un anneau supraconducteur et obtenir un courant permanent circulant dans l'anneau.
https://www.researchgate.net/figure/...fig6_331383123

[un_copain]

Merci à vous deux pour vos réponses,

Je connaissais un peu les impressionnants résultats des supras type II avec le flux pinning ou quantum locking, mais je pense que mon problème de compréhension n'est pas aussi affiné...

J'ai beau regarder toutes les définitions de l'effet Meissner, il me semble que ça se résume à l'expulsion d'un flux magnétique, et l'explication de la loi de Lenz-Faraday, et des courants de Foucault me paraissaient très cohérentes...

Je ne comprends pas ce qui éjecte ou interdit la présence de ligne de champ statiques au sein même du matériau, en tout cas j'ai l'impression que l'effet Meissner seul ne l'explique pas...
En fait je pense que je résume ce diamagnétisme parfait à l'effet Meissner, mais il y a autre chose en plus non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

En fait je pense que je résume ce diamagnétisme parfait à l'effet Meissner, mais il y a autre chose en plus non ?

En effet, ce n'est pas tout à fait la même chose.
Et les supras faut avouer que c'est pas simple !!!! (même si on considère juste les propriétés électromagnétiques, les effets quantiques ne sont pas négligeables, comme lors de la traversée d'une jonction isolante : un courant alternatif est bloqué mais un continu passe, c'est totalement contre-intuitif)

Doit y avoir des trucs vulgarisés voire des cours bien foutus. Faut chercher, je ne les connais pas (moi c'était un cours universitaire : feuille et bic )

[Antoane]

Bonsoir,

ce champ magnétique est statique, le flux est nul, donc pas de courant de Foucault, pas d'effet Meissner ?

Il me semble que tu fais une erreur sur la définition du flux : il n'y a pas de notion de temps dans sa définition, le flux est simplement l'intégration sur une surface du champ B. Que le champ soit statique ou non n'intervient pas.
Cependant, en effet, pas de courants de Foucault sans dB/dt.

[un_copain]

Oui tout à fait, je m'en suis rendu compte hier, incroyable que cette lacune me soit collé à la peau aussi longtemps, j'étais persuadé que le flux était justement la modification de B dans le temps, ça se comprend dans mes messages .

Donc en soit l'effet Meissner qui repousse tout flux magnétique en effet est sensé repousser ce que j'appelais les lignes de champ statiques, ce qui effectivement devrait expulser l'aimant hors du contact, même si celui est initialement immobile.
Seulement toutes les explications que je trouve à ce phénomène pour le moment parlent de courant dans la surface du supra qui causent cette répulsion, et j'ai du mal à comprendre l'origine de ces courants car en effet si dB/dt est nul, les électrons ne sont pas contraints à bouger.

Il faut que je creuse un peu plus la profondeur de pénétration de London ainsi que l'équation de London, je pense.

Je vais en parler à quelques collègues du labo la semaine prochaine, pour voir si une réponse sans calcul est possible, je vous tiendrai au courant.

[un_copain]

Bon j'en ai parlé à des collègues, apparemment y'a pas d'explications facile avec les mains, un supraconducteur est diamagnétique, donc il repousse les lignes de champ B avec des courants de surface, et c'est une propriété qui vient de la susceptibilité magnétique négative (-1 pour les supra), ce qui est la définition d'un matériau diamagnétique...

À priori, c'est courant de faire la confusion entre cette propriété de la matière et les effets d'induction, loi de Lenz, courants de Foucault etc, et certaines sources de vulgarisation font cette erreur facile (sûrement comme ça que je me suis posé toutes ces questions).

[un_copain]

science étonnante qui a fait une belle vidéo sur le sujet, et qui aborde mon incompréhension à un moment dans son billet, pour ceux que ça intéressent : https://scienceetonnante.com/2022/03...rs-levitation/