磁束
例としてリング状の超伝導体を考えたとき、超伝導体そのものはマイスナー効果により内部に磁束が入ることは出来ないが、リングの穴の部分を通ることは可能である。しかし、この穴を通る磁束は
φ 0 = h 2 e = 2.067 833 848 × 10 − 15 Wb {\displaystyle \phi _{0}={\frac {h}{2e}}=2.067~833~848\times 10^{-15}~{\text{Wb}}} (2018CODATA推奨値)
の整数倍の値しか取ることが出来ない。ここで、h はプランク定数、e は素電荷である。 このように、超伝導リングを通ることができる磁束の量が離散的な値になることを「磁束の量子化」と呼び、その最小単位である φ0 を磁束量子と呼ぶ。 超伝導を特徴づける重要な特性の一つに挙げられる。 リング状でなくとも、例えば第二種超伝導体の内部へ侵入した磁束は、量子化された磁束量子となる。(量子渦を参照)
量子化した磁束は、1961年にディーバー、フェアバンクら、及びドール、ネーバーらによって独立に観察された。
磁束とは空間内の曲面を通り抜ける磁場の流束である。 流線に相当するものは磁束線である。磁束は曲面を貫く磁束線の本数に比例する。 磁束の起点や終点となりうるものは磁気単極子であるが、これは存在しない。 従って磁束には起点や終点がなく、磁束線は閉曲線となる。
向き付けられた任意の曲面 S を考える。 この曲面を通り抜ける磁束 Φ は次の式で表される。
Φ = ∫ S B ⋅ d S {\displaystyle \Phi =\int _{S}{\boldsymbol {B}}\cdot d{\boldsymbol {S}}}
ここで B は磁束密度である。dS は面積要素でその向きは曲面の法線を向く。