Идеальный проводник

Идеальный проводник — материал, который беспрепятственно проводит электрический ток при любой напряженности электростатического поля, однако обладает обычными магнитными свойствами (положительная или малая отрицательная магнитная восприимчивость)^[1].

В природе идеальные проводники не встречаются^[2], однако это полезная модель для случаев, когда сопротивление какого-либо объекта пренебрежимо мало. Так, в электрических схемах провода, как правило, считаются идеальными проводниками; в так называемой идеальной магнитной гидродинамике среду считают идеальным проводником^[3].

Свойства

Идеальный проводник обладает нулевым электрическим сопротивлением или, что то же самое, бесконечной электропроводностью. В таком материале могут присутствовать незатухающие стационарные электрические токи. В обычном проводнике из-за сопротивления ток приводит к нагреванию материала, идеальный же проводник не будет нагреваться, а значит, и терять энергию. В то же время ток смещения в идеальном проводнике равен нулю.

Магнитный поток через любой контур в идеальном проводнике не меняется со временем. Попытка его изменения путём приложения внешнего магнитного поля приведёт лишь к тому, что согласно закону Фарадея в идеальном проводнике возникнут стационарные токи, в точности компенсирующие изменение; в частности, если некий материал помещён во внешнее поле, затем каким-то образом переходит в состояние идеального проводника, после чего внешнее поле отключается, то токи в этом идеальном проводнике сложатся так, чтобы поддерживать внутри него ту же самую конфигурацию магнитного поля — поле «заморозится»^[4].

Сверхпроводник тоже имеет нулевое сопротивление, но он отличается от идеального проводника тем, что магнитное поле в нём равно нулю всегда, даже если поле было включено в момент перехода материала в сверхпроводящее состояние (эффект Мейснера)^[5][4]. Сверхпроводник проявляет и другие макроскопические квантовые эффекты, отсутствующие у идеального проводника, например, эффект Джозефсона.

Примечания

1. Poole et al, 2010, p. 48.
2. Poole et al, 2010, p. 49.
3. Магнитная гидродинамика : [арх. 25 ноября 2022] / В. И. Ильгисонис // Ломоносов — Манизер. — М. : Большая российская энциклопедия, 2011. — С. 358-360. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 18). — ISBN 978-5-85270-351-4.
4. Poole et al, 2010, p. 42.
5. Henyey, Frank S. Distinction between a Perfect Conductor and a Superconductor (англ.) // Phys. Rev. Lett. : journal. — 1982. — Vol. 49, no. 6. — P. 416. — doi:10.1103/PhysRevLett.49.416. — Bibcode: 1982PhRvL..49..416H.

Литература

• Charles P. Poole, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick, Ruslan Prozorov. Superconductivity. — Elsevier, 2010. — ISBN 0080550487, 9780080550480.
• Kirk T. McDonald. Electromagnetic Fields inside a Perfect Conductor  (неопр.). Princeton University (13 октября 2020). Дата обращения: 3 марта 2023.