超伝導のマイスナー効果
　超伝導の実例として、リニアモーターカーについて見てみようと思う。近年、磁界の中で超伝導物質が宙に浮くという報告を目にされているだろう。
　これは“マイスナー効果”と呼ばれ、磁力線は超伝導物質内に入りこめないで反発されるため、バネのように撥ね返されるからである、と説明される。

浮き磁石の実験　　　Ｄ.Ｓｈｏｅｎｂｅｒｇ： Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　Ｕｎｉｖ.Ｐｒｅｓｓ，1960　より 　（写真は棒磁石が超伝導状態になっている鉛の椀の上に浮いている。椀は白く塗られ、立体感を出すため線が引かれている。説明では、磁力線が超伝導状態の椀に入ることができないから、磁力線の張力で磁石が宙に浮くとしている。）

図１

いまリングの右側からリング面に垂直な向きで磁石が近づいている。質量を有するリングは慣性つまり静止を続けようとする性質を持っている。すると知られるところでは、リング導線内に電流が発生し、その発生した電流はＮ極が接近（Ｎ極磁束密度の増加）してくることに反抗する向きの磁場を発生させる。つまりその磁場は図の右向き（磁石へ向かう向き）となる。これは反磁場と呼ばれる。（磁力線の向きはＮを出てＳへ向かうことになっている）
　右ネジを右（発生する誘導磁界の向き）へ進めるときにドライバーを廻すべき回転方向に、リング内電流が発生するわけだ。すなわち電流の向きは磁石に向かって右廻り、図のiの向きである。

　するとさらに、そのリング内電流はその電流が流れる導線の周りに導線を取り巻くような磁場を発生させる(図では小さい円を描くNで表わしてある)。この磁場の向きは右回り(電流iの向きにネジを進めるためにドライバーをまわす向き)である。これはエルステッドが発見した電流の磁気作用の法則だ。
　その結果図から分かるとおり、円内の全体で、磁石の近づこうとするＮ極に反発する向きになる。これが天邪鬼なる電磁誘導の法則、すなわちレンツの法則である。
　 このときリングには圧し縮められるような力を受けることを思い出すには、２３号をお読みくだされたい。

この場合にも誘導電流は生じ、面白いことに、こんどは減少しつつある磁束を引きとめ、磁石の去るのを引きとめようとする向きに働くのだ。

図２

すなわちコイルは相手Ｎに対しＳ極をつくろうとして、磁石へ向かって左廻りの電流が発生する。あるいは磁石の左向きの磁束密度が減らされるとき、この磁束を補おうとする向きに電流が生じる、と見てもよいかもしれない。
　磁場状態を変えまいとするこれも自然が持つ性質である。その結果リングは引かれて、図では右への加速を受ける。
　導線を流れる電流の方向へネジを進めるために廻す向きに、電流を取り巻くような磁界ができる。

　するとその磁界はリング内では左向きで貫通する。つまりその磁束密度はリング円内で高まる。リングはその結果内側から外側に拡張させる向きの力をうける。


　場面�B　つぎに、磁石のＳ極側が接近するときはどうか。

　

　　
　

後退しつつあるＳ極を引きとめようとして、コイルは相手Ｓに対してＮ極をつくろうとする向きの電流を発生させるだろう。

わたしもそのような理解に同意見だ。

 
――磁気浮上
　Superconducting Magnetic Levitation Railway　(超伝導磁気浮上　リニアモーターカー)、ＪＲ通称「超電導リニア」について調べてみた。ＪＲ記事では「超電導」と「電」の字を用いている。

磁気浮上式　超電導リニア MLX01-2 試験走行として世界最高の581km/hを記録している

　意外に思う人がいるかもしれないが、反磁場の発生はコイルの形状に対してしか起こらないという理由はない。

　原子のレベルまで考慮すると、輪の形ではなく平板や立体的空間にさえ起こりうることなのだ。つまりそれが、電流を流さない非金属、たとえばガラス玉にだって起こる。それはその物質原子を構成する電子や陽子のスピンによるものであろう。

　　　　　　　　　ガラスが強力な磁場によって浮いている

　ガラス玉が磁場への接近・離遠という位置エネルギーの減少や増加を起こそうとするとき、不変則を保つように電子や陽子の運動エネルギーの増加・減少となって、コイルと同理に外磁場の変化に逆らう誘導磁場を生じ、それが反発力や吸引力という形で働くからである。

浮かぶ米粒

原理が分かったところで、列車の磁気浮上について考えてみよう。しかし、長くなるので次回に。