永久磁体-超导体系统中的磁悬浮力计算

本文从第一性原理出发，计算了有限厚度超导体在圆柱形永久磁体悬浮下的超导圆盘（SC）的磁悬浮力。推导了在永久磁体产生的非均匀磁场中，SC内部的电流分布$j(\rho,z)$与磁场分布$B(\rho,z)$。观察到悬浮力非线性地依赖于临界电流密度$j_c$以及SC的厚度。磁通蠕变由电流-电压定律$E(j)=E_c(j/j_c)^n$描述，由此我们证明悬浮力依赖于永久磁体接近或远离SC的速度，这解释了实验中观察到的力蠕变现象。通过计算微小的力回线，推导了系统的刚度。数值结果重现了实验展示的许多特征。