Cтраница 2
Конструктивно обмотки сверхпроводящих трансформаторов изготовляют со взаимно чередующимися слоями для уменьшения магнитного поля ниже критического значения, при котором происходит переход сверхпроводника обмотки в нормальное состояние. При этом намагничивающие силы, создаваемые токами, имеют противоположные направления и создают магнитные поля, равные по величине, но противоположные по знаку, в результате чего происходит компенсация магнитного поля рассеяния в сверхпроводящем трансформаторе. [16]
Это еще одна иллюстрация к тому, что происходит в физике в последнее время - появление транзистора, лазера, а теперь эти переходы сверхпроводников, практическое значение которых пока еще не раскрыто полностью. Квантовая механика, открытая в 1926 г., имела за своими плечами почти 40 лет развития, когда вдруг внезапно она получила множество реальных практических применений. Как-то сразу появилась возможность крайне деликатно и тонко управлять природой. [17]
Основу современной конструкции каждого из токопроводов коаксиальной пары составляет принцип стабилизации сверхпроводника для предотвращения недопустимого тепловыделения в кабеле при протекании токов КЗ и переходе сверхпроводника в нормальное состояние путем его шунтирования. Стабилизация осуществляется путем нанесения сверхпроводника на подложку из металла, имеющего значительно меньшее сопротивление, чем у сверхпроводника в нормальном состоянии. В качестве материала подложки используется медь или ее: композиция со сверхпроводником II рода с более высокими критическими параметрами, чем у основного сверхпроводника. [18]
Образование промежуточного состояния со слоями конечной толщины свидетельствует о том, что граница нормальной и сверхпроводящей фаз обладает дополнительной положительной поверхностной энергией. Наличное такой энергии следует также и из скачкообразности перехода массивного сверхпроводника при цилиндрич. Согласно современным представлениям, эта поверхностная энергия является следствием пространственной корреляции электронов. [19]
Предположим, что поверхностная энергия равна нулю или отрицательна. В этом случае возможно достичь наинизшей энергии, допуская переход сверхпроводника в смешанное состояние, содержащее тонкие сверхпроводящие области ( толщиной порядка глубины проникновения или меньше), из которых полностью вытеснен магнитный поток и которые разделены нормальными областями. Если сверхпроводящая фаза является стабильной для всего материала, поверхностная энергия должна быть положительной. [20]
Предположим, что поверхностная энергия равна нулю или отрицательна. В этом случае возможно достичь наинизшей энергии, допуская переход сверхпроводника в смешанное состояние, содержащее тонкие сверхпроводящие области ( толщиной порядка глубины проникновения иди меньше), из которых полностью вытеснен магнитный поток и которые разделены нормальными областями. Если сверхпроводящая фаза является стабильной для всего материала, поверхностная энергия должна быть положительной. [21]
Это и неудивительно, ведь ток выбирает путь с наименьшим сопротивлением. А если в какой-то жиле сверхпроводимость случайно разрушится, то в момент перехода сверхпроводника в нормальное состояние ток пойдет по обходному пути - через медную матрицу, поскольку ее сопротивление в этот момент будет ниже. При этом выделяется тепло, которое необходимо отвести, иначе весь кабель перейдет в нормальное состояние. Медь - хороший теплопроводник, и она успешно справляется с этой задачей, осуществляя термическую стабилизацию. [22]
Такой вывод основывается лишь на эмпирических данных. Таким образом, возникает вопрос о том, что препятствует наличию более высокой температуры перехода сверхпроводника: недостатки ли технологии изготовления материалов или же неизвестный нам закон природы. Если существует такой закон, то это означало бы, что предельное теоретическое значение температуры перехода близко к 18 К. [23]
В данной работе приводятся новые экспериментальные результаты, которые говорят в пользу довольно пессимистического взгляда о том, что вряд ли удастся в дальнейшем существенно повысить температуру перехода. После открытия Кунцлера, показавшего, что можно изготовлять сверхпроводниковые электромагниты, способные создавать магнитные поля с индукцией порядка 105 гс, вопрос о повышении температуры перехода сверхпроводников приобретает особый интерес. [24]
При низких температурах, близких к абсолютному нулю, медь становится плохим проводником. В сверхпроводящих и криорезистив-ных проводах применяется сплав ниобия с титаном. Сверхпроводящая проволока имеет медное стабилизирующее покрытие, способствующее переходу сверхпроводника в нормальное состояние при резких изменениях магнитного потока. [25]
Изготовление обмоток из одинарной проволоки не представляет трудностей. Проволока обычно изолируется с помсщ1Ю поливинилацетатного или какого-либо подобного лака и наматывается так же, как медная проволока. Особое внимание должно быть уделено обеспечению изоляции между соседними витками, способной выдержать напряжение, возникающее в случае перехода сверхпроводника в нормальное состояние. Кроме того, между слоями обмотки обычно прокладывают медную фольгу для отвода тепла, генерируемого в центральных витках обмотки при движении потока. [26]
Поэтому до сих пор еще не существует теоретического критерия для наблюдения сверхпроводимости и ферромагнетизма. Совершенно иначе обстоит дело с экспериментальной точки зрения. Удалось установить эмпирическое правило, связа-нное с числом валентных электронов, приходящихся на атом. Это правило дает необходимый критерий о наличии сверхпроводимости. Оно предсказывает качественно ( а в ряде случаев количественно) температуру перехода сверхпроводника. [27]