Distrugerea supraconductivității într-un câmp magnetic puternic
Un câmp magnetic suficient de puternic e, creat ca un curent electric. care curge într-un superconductor. și prin surse străine, la o anumită temperatură, distrug starea superconductoare a materiei. Un câmp magnetic cu o putere Hc. care la o anumită temperatură determină o trecere a materiei de la starea superconductoare la cea normală, se numește câmpul critic. Temperatura critică Tc și intensitatea câmpului magnetic critic Hc sunt cantități interconectate. Dacă un superconductor este plasat într-un câmp magnetic, atunci un anumit câmp magnetic critic Hc corespunde fiecărei temperaturi. Pentru H> Hc și o temperatură peste Tc, conductorul trece de la starea superconductoare la starea normală.
Supracodicitatea dispare sub influența următorilor factori:
- creșterea temperaturii;
- acțiunea unui câmp magnetic suficient de puternic;
- o densitate de curent suficient de mare în eșantion;
La o anumită intensitate Hk a câmpului magnetic. create atât de curentul care circulă în supraconductor, cât și de sursele externe, starea supraconductoare a conductorului dispare. Temperatura critică Tk și intensitatea câmpului magnetic critic Hk sunt cantități interconectate. Dacă un superconductor este plasat într-un câmp magnetic, apoi la fiecare temperatură Tk
Dependența rezistenței câmpului magnetic critic Hk la temperatură. Ho este câmpul critic la T → 0, distrugând complet supraconductivitatea.
Materialul în starea superconductoare este similar cu un diamagnet ideal - câmpul magnetic este împins din el (efectul Meissner). La H> Hk, câmpul magnetic pătrunde în interiorul conductorului, ceea ce duce la dispariția supraconductivității.
Prima aplicație industrială a supraconductivității a fost crearea de magneți supraconductori cu câmpuri critice ridicate. Magneții superconductori disponibili au permis obținerea câmpurilor magnetice de peste jumătatea anilor '60 peste 100 kG, chiar și în laboratoarele mici. Anterior, crearea acestor domenii prin intermediul unor electromagneți convenționale necesită cantități foarte mari de energie electrică pentru a menține un curent electric în înfășurările și cantități uriașe de apă pentru răcire.
Următoarea aplicație practică a supraconductivității se referă la tehnologia dispozitivelor electronice sensibile. Eșantioane experimentale de instrumente cu o joncțiune Josephson pot detecta tensiuni de ordinul a 10-15 W. Magnetometrele capabile să detecteze câmpuri magnetice de ordinul 10-9 G sunt utilizate în studiul materialelor magnetice, precum și în magnetocardiografiile medicale. Detectorii extrem de sensibili ai variației gravitației pot fi utilizați în diverse domenii ale geofizicii.
Tehnica superconductivității și în special a lui Josephson are o influență crescândă asupra metrologiei. Cu joncțiunilor Josephson 1 standard B. creat dezvoltat, de asemenea termometru principal pentru zona criogenic, în care tranziții bruște în anumite materiale sunt folosite pentru punctele de referință (constant) de temperatură. Noua tehnica utilizată într-un comparator de curent, pentru măsurarea puterii de frecvență radio și coeficientul de absorbție, precum și măsurătorile de frecvență. Este, de asemenea, folosit în cercetarea fundamentală, cum ar fi măsurarea încărcăturilor fracționate ale particulelor atomice și testarea teoriei relativității.
Cele mai interesante aplicații industriale de supraconductivitate sunt asociate cu generarea, transmiterea și utilizarea energiei electrice. De exemplu, printr-un cablu supraconductor cu un diametru de câțiva centimetri, puteți transmite aceeași cantitate de energie electrică ca pe o rețea imensă de linii de transmisie, cu o pierdere foarte mică sau deloc. Costul producerii izolației și răcirii crioconductorilor ar trebui compensat prin eficiența transferului de energie. Odată cu apariția supraconductorilor ceramici răciți cu azot lichid, transmisia de energie electrică folosind supraconductori devine foarte atractivă din punct de vedere economic.
Diagrama de fază este un câmp magnetic - temperatura absolută pentru staniu (figura 1). În condițiile corespunzătoare punctului A, staniu este într-o stare normală, fără supraconductoare. Dacă este răcit la punctul B, acesta devine supraconductor. Un câmp magnetic critic este valoarea câmpului de deasupra căruia superconductorul este în stare normală. domenii critice sunt, în general, în intervalul de câteva zeci de gauss la câteva sute de mii de Gs, în funcție de supraconductor și starea metallophysical. Câmpul critic al unui supraconductor dat variază în funcție de temperatură, în scădere pe măsură ce crește. La temperatura de tranziție, câmpul critic este zero și la zero absolută este maxim (fig.1)
Faza câmp magnetic - temperatura absolută pentru staniu
Acumularea treptată a datelor experimentale privind supraconductori de temperatură a fost întreruptă în 1933 prin descoperirea făcută de W. Meissner și R. Ochsenfeld. Înainte de aceasta, testele au fost efectuate cu conductoare goale, deoarece Aceste conductoare au o greutate mică, și mai ușor să se răcească. Meisner Ochsenfeld și testele efectuate pe probe solide de staniu și plumb, și observarea lor a fost că atunci când proba este răcit cu inserat în acesta un flux magnetic în momentul declanșării tranziției supraconductoare a fluxului evacuat din eșantionul instantaneu. inducție magnetică dispare imediat, iar la câmp magnetic zero, rezultatul final al ambelor operații a fost exact la fel. Supraconductori au fost diamagnetice ideale: ei înșiși împins în afara câmpului magnetic, în toate cazurile.
Atunci când supraconductorul gol este magnetizat, același lucru apare mai întâi ca atunci când solidul este magnetizat. Pe suprafata superconductorului vor aparea curenti inchisi, care vor crea un "contrast". Curenții vor distruge câmpul magnetic în grosimea supraconductorului și în cavitate.
În cazul în care magnetizăm proba peste temperatura critică, urmată de răcire, se traduce într-o stare supraconductoare, atunci rezultă câmpul „opus“ distruge câmpul magnetic din interiorul supraconductor, dar păstrează-l în cavitate. Acest câmp este capturat de către cavitatea de non-supraconductoare, cercetatorii primul a preluat întregul domeniu al supraconductor, dar este o iluzie a fost înlăturată de experiență Meissner și Ochsenfeld.
diamagnetism supraconductorilor este bine demonstrat de experiența pe care a avut loc în 1945, la Universitatea din Moscova profesor VK Arcadia. El a făcut un mic vas de plumb și la scufundat în heliu lichid, apoi a început încet să coboare magnetul de bară permanent în cablu. După cum se apropie magnetul bolul unei tensiuni frânghie slăbit treptat, și în cele din urmă, un magnet atârna liber deasupra vasului. Acest efect este explicat pur și simplu: sub acțiunea unui magnet din cupa superconductoare apar "contra-curent", creând un "contrast". Ca rezultat, ejectarea unui câmp magnetic de repulsie apare bol a paharului și a magnetului, care se manifestă în faptul că magnetul plutește în aer deasupra paharului.
Și ce se întâmplă în afara supraconductorului, când este plasat într-un câmp magnetic? În cazul în care supraconductor este sub forma unei plăci cilindrice înguste sau înguste, care sunt situate de-a lungul liniilor câmpului aplicat, apoi introducerea într-un câmp magnetic nu denaturează vizibil liniile de forță imagine a câmpului.
Dacă conductorul are o formă diferită, atunci în prezența sa, distribuția liniilor de câmp se modifică semnificativ. De exemplu, în cazul în care eșantionul are forma unei sfere, liniile de câmp pentru a face loc pentru minge, sunt condensați în vecinătatea ecuator și sunt închise din nou în spatele bilei (Figura 1).
Liniile câmpului de câmp magnetic
Numărul de linii de forță care traversează zona cu secțiune constantă este o măsură a intensității câmpului. Îngroșarea liniilor de forță de lângă ecuatorul sferei indică faptul că câmpul magnetic este mai puternic aici decât departe de minge.
În timp ce câmpul magnetic supraconductor este mic, neuniformitatea câmpului cauzate de specimenul pentru un supraconductor este nesemnificativă. Dar când câmpul începe să se apropie de cel critic, pe dirijor apar paradoxuri normale și superconductoare. Când se atinge valoarea critică, conductorul este complet transferat la starea normală.
Suportul pentru cadrele încorporate este necesar.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: