Les propriétés magnétiques

    La propriété la plus connue de la supraconductivité est sûrement celle-ci, le magnétisme. Malheureusement elle est également la moins utilisée. Tandis que nous pouvons trouver des câbles supraconducteurs dans les IRM, dans électro-aimants ou dans des centrales, le magnétisme n’est que très peu utilisé. Si vous ne voyez toujours pas de quelle propriété connue nous parlons, c’est la propriété magnétique de la supraconductivité qui permet des lévitations spectaculaires dignes des meilleurs effets spéciaux.

    1-L’effet Meissner

    La lévitation que permet la propriété magnétique est la conséquence de nombreuses choses. Lorsqu’un supraconducteur atteint sa température critique des courants de surface électriques apparaissent à sa surface. Ces courants tournent en

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Source : https://supraconductivitetpe.wordpress.com/

rond à la surface du supraconducteur. Ils interviennent dans ce dernier grâce au courant induit. En effet, comme expliqué dans l’article « le Maglev », des champs magnétiques  provoque un courant électrique dans un autre élément conducteur. C’est ce qu’il se passe ici pour apporter les courants de surface : le champ magnétique créer par induction des courants à la surface du supraconducteur. Le supraconducteur et son courant de surface agissent alors comme un électro-aimant ce qui va créer un champ magnétique. Le nom de ce phénomène est l’effet Meissner. Ce champ magnétique va entourer le supraconducteur et va le protéger de tout autre champ magnétique dans les environs. Ainsi, lorsqu’un aimant, ou toute autre source de champ magnétique, se rapproche du supraconducteur

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Source : Elise RETAILLEAU

les deux champs s’opposent. Il y a un effet de répulsion qui empêche ce rapprochement (une force trop grande peut quand même briser ce champ magnétique). Toutefois, cela seul ne permettra pas à un supraconducteur ou à un aimant de léviter. En effet si vous tentez l’expérience vous verrez qu’il n’y a aucune stabilité dans ce montage. C’est là qu’il réside une astuce, les supraconducteurs utilisés pour les expériences de lévitation sont des supraconducteurs de type II et leur propriété quelque peu unique permet, elle, une stabilité.

    2-Les vortex et leur piégeage

    En effet les supraconducteurs de type II ont la capacité d’entrer dans un état

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Source : http://www.supraconductivite.fr/

mixte lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique trop fort ou lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique dès leur entrée dans l’état de supraconducteur. Cet état mixte est appelé comme tel car une sorte d’effet Meissner incomplet est créé : une partie du champ magnétique est repoussé par le champ magnétique du supraconducteur comme dans l’effet Meissner, mais l’autre partie passe à travers le supraconducteur. Lors de l’entrée dans l’état mixte du supraconducteur de plus petits courants de surface apparaissent (verts sur l’image ci contre) et il en résulte l’apparition de vortex.

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Source : http://www.supraconductivite.fr

Ces vortex sont des trous qui laissent passer les champs magnétiques. Un problème avec cet état est que beaucoup de volume est perdu dans les vortex, le courant transporté est donc moins grand. Ceci dit le supraconducteur y gagne quand même : il ne subit quasiment plus aucun champ magnétique et le courant peut circuler sans pression. Ce sont ces vortex qui permettent la stabilité de la structure, on appelle cela le piégeage des vortex. En effet, lorsque le supraconducteur ne subit plus le champ magnétique qui est à l’origine des vortex, ils ne disparaissent pas instantanément. Les vortex persistent pendant quelques minutes, ils gardent leur emplacement, nous pouvons presque dire que le supraconducteur mémorise la manière dont il a subit le champ magnétique. Et c’est cette « mémorisation » du champ magnétique qui permet la stabilité. La répulsion créée par l’effet Meissner et le blocage crée par les vortex qui ne bougent pas et forcent le supraconducteur à rester dans une certaine position par rapport au champ magnétique stabilise l’ensemble et permet la lévitation. Le piégeage des vortex fait que même quand on retourne une structure composée de la sorte, l’ensemble tient sans chuter (on peut voir une démonstration en image ci-contre). En plus de cela, si l’on force l’ensemble à se séparer et qu’on le rapproche à nouveau, les deux composants se remettent inévitablement à la même place qu’à l’origine.

 

 

 

Ces vidéos illustrent tous les phénomènes expliqués précédemment

     La propriété magnétique de la supraconductivité, malgré son aspect surprenant, n’est pas utilisée dans notre vie de tous les jours. Le fait qu’elle ne soit que partiellement maîtrisée nous laisse imaginer de grands projets.

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