西爾斯比效應

西爾斯比效應（英語：Silsbee effect），或西爾斯比定則（Silsbee rule），是弗朗西斯·B·西爾斯比（Francis B. Silsbee）在1916年發表的一個關於超導的結論：對於第一類超導體，超導臨界電流在超導體表面產生的磁場強度等於超導臨界磁場。大於臨界值的磁場會破壞超導態；大於臨界值的電流也會破壞超導體的超導狀態。臨界電流的大小取決於材料的種類以及幾何形狀（對於截面半徑為1毫米的導線，臨界電流可達100安培）。

導線中的西爾斯比效應

臨界半徑 $r_{c}$ 關於溫度的函數圖像。

邁斯納效應效應的研究中發現，對超導體施加過強的磁場會破壞超導態；能夠施加的最大磁場被稱作超導臨界磁場 $H_{c}$。實驗中測得超導臨界磁場與溫度有如下關係：

$H_{c}(T)=H_{c0}\left(1-\left({\frac {T}{T_{c}}}\right)^{2}\right)$

其中 $H_{c0}$ 表示絕對零度時的臨界磁場。

根據西爾斯比定則，臨界磁場的大小等於臨界電流所產生的磁場大小，即 $H_{c}=I_{c}/2\pi r_{c}$（安培定律）。因此，導線截面的臨界半徑為

$r_{c}={\frac {I_{c}}{2\pi H_{c0}\left(1-\left({\frac {T}{T_{c}}}\right)^{2}\right)}}$

如右圖所示，若電流為定值，升溫會導致臨界半徑也隨之增大，需要截面半徑更大的導線維持超導狀態。

CGS制下的臨界電流密度可以表示為：

$J_{c}={\frac {c}{4\pi }}{\frac {H_{c}}{\lambda }}$

其中 $\lambda$ 表示超導體的表面厚度。代入 $H_{c}$ = 500 Oe 和 $\lambda$ = 500 Å 可得大約 10⁸ A/cm² 數量級的電流密度。

參見

• 第一類超導體
• 邁斯納效應