反磁性的原理

什么是反磁性
根据电磁原理，导体是不喜欢磁场变化的，因此只要通过导体内部的磁场发生变化，导体内部就会以涡流形式感应出电流，以产生反向磁场，抵抗磁场的变化，这个现象可以利用法拉第的电磁感应定律来解释，可是一旦磁场不再变化，以静磁场方式通过导体，则可以完全穿过，这个情况对非导体亦适用，因此在超导体未出现之前，大家都认为所有的物质对静磁场而言，都是’透明的’，可以完全穿透的。但是这个观念被超导体推翻了，德国的迈斯纳(Meissner)在1933年以实验证明了超导体具有完美的反磁性特性，内部不存在任何磁场，也就是说超导体对静磁场有磁蔽效应，不再是’透明的’，反而是完全’不透明的’。

迈斯纳的实验主要是与欧尼斯后来发现的临界磁场有关。自从确认无电阻状态存在后，欧尼斯随即想到可以产生永久电流，进而产生超强的磁场，当时他采用临界温度为7^OK的超导铅线线圈展开实验，如图(a)所示，先让电磁铁产生磁场，通过铅线线圈，然后注入液态氦，让铅线线圈因处在4^OK的状态下而成为超导体，再将电磁铁除去，此时由于磁场的变化，使得铅线线圈中产生电流，让磁针偏转，如图(b)所示，证实了永久电流是可以存在的。
但是当欧尼斯进一步制造更大的永久电流，以产生更大的磁场时，却讶异地发现即使铅线线圈仍在临界温度7^OK以下，也无法将铅线线圈变成超导体，经过不断的实验，终于观察到外部磁场过大时，也会让处在临界温度以下的金属，无法成为超导体，并归纳出结论：
金属要成为超导体，除了必须要在临界温度以下外，其外部磁场不得高过临界磁场。
虽然欧尼斯观察到临界磁场，但是无法得知在超导体的状态下，物质内部的磁场大小。这个问题后来才由著名的迈斯纳效应解决了，该效应可以由下图来描述，在曲线以下之区域为超导状态，物质的内部磁场为零，反抗所有的外来磁场，在曲线以上的区域为一般状态，物质对磁场而言是透明的，磁场完全直接贯穿而过。