Экранирующий ток

Cтраница 3

Схематическое изображение распределения экранирующих токов ( а и магнитного поля ( б внутри сверхпроводящей пластины, помещенной во внешнее поле, параллельное ее плоскости. [31]

Как только плотность тока в поверхностном слое уменьшится до своего критического значения / с, его затухание прекратится. В установившемся режиме в поверхностном слое пластины толщиной р течет незатухающий экранирующий ток критической плотности / с, причем токи на левой и правой сторонах пластины имеют противоположные знаки. M - 0JC - ( Знаки минус и плюс относятся соответственно к левой и правой сторонам пластины. Интегрируя это уравнение, находим связь между АВ и р: ДВ / р Л0 / С. Очевидно, что при повторном увеличении поля на величину АВ глубина его проникновения удвоится и станет равной 2ДВ / Л0 / С. Этот процесс продолжается до тех пор, пока критические токи Jc не заполнят все поперечное сечение пластины, что будет означать полное проникновение поля в образец. Дальнейшее увеличение внешнего поля не экранируется, а токи остаются неизменными, поскольку плотность тока в каждой точке пластины уже достигла своего критического значения и больше не сможет увеличиваться. [32]

Распределение индукции в сверхпроводящей пластине при уменьшении параллельного внешнего магнитного поля от максимального до минимального значений с полной амплитудой Вт. Амплитуда Вт предполагается малой по сравнению с полем полного проникновения В. [33]

При дальнейшем изменении внешнего поля изменение индукции оказывается одинаковым и равным Вт-Вр во всех точках пластины. Поскольку магнитный поток не пересекает среднюю плоскость пластины, на которой экранирующие токи меняют свой знак, электрическое поле на ней равно нулю. Эту плоскость иногда называют электрическим центром. [34]

Петли гистерезиса в приведенных переменных т и А / г для цилиндра в осциллирующем поперечном магнитном поле при различных значениях приведенной амплитуды Р поля. [35]

Как и ранее, в данном случае удобно пользоваться приведенными значениями для амплитуды изменения магнитного поля и намагниченности: Дй ДЯ / Яр, m M / Mpi. Величина Яр / 2 равна внешнему полю, при котором внутренняя граница области экранирующих токов впервые достигает оси цилиндра. [36]

Итак, в отличие от идеальных проводников сверхпроводники не позволяют магнитному полю проникнуть в их толщу. Если сверхпроводящий проводник поместить во внешнее магнитное поле, то в поверхностном слое металла возникнут экранирующие токи, которые создадут внутри проводника магнитное поле, равное и противоположное внешнему. Магнитное поле, ранее однородно пронизывающее нормальный металл, при температуре 77 к оказывается вытолкнутым из металла, концентрируясь на его периферии. [37]

Однако следует учесть, что обычные рассуждения, связывающие эффект Мейснера со сверхпроводимостью, справедливы для замкнутой системы. В нашем случае энергия, вносимая электромагнитной волной, может компенсировать диссипацию энергии, связанную с экранирующими токами, поэтому отсутствие эффекта Мейснера заранее не очевидно. [38]

При включении внешнего однородного магнитного поля Ве, параллельного поверхности пластины, в ней индуцируются токи, экранирующие внутреннюю область пластины от внешнего магнитного поля. Это экранирование напоминает скин-эффект в нормальных металлах с той лишь разницей, что благодаря отсутствию сопротивления сверхпроводника в стационарном режиме экранирующие токи не затухают. На рис. 7.1, б показано распределение индукции Ви в пластине при различных значениях амплитуды внешнего поля Ве - Чтобы понять, каково происхождение таких распределений By ( х), предположим сначала, что внешнее поле скачком увеличивается от нуля на малую величину АВ. Тогда в начальный момент времени возникает электрическое поле, которое индуцирует в тонком поверхностном слое пластины ток очень высокой плотности, превышающей критическую плотность тока / с сверхпроводника. [39]

Распределение тока в концентрических областях многоволоконного провода как функция расстояния от токового контакта. [40]

Когда ток вводится в образец многоволоконного провода через токовые контакты, путь с наименьшим сопротивлением проходит по внешним волокнам - по ним течет большая часть тока. Этот эффект не имеет ничего общего с эффектами собственного поля, которыми можно пренебречь, поскольку образец достаточно короток, а время ввода тока достаточно велико, чтобы экранирующие токи успели затухнуть. Когда сила тока приближается к критической, появляется сопротивление иного рода - продольное сопротивление волокон, причем сопротивление внешних волокон, переносящих больший ток, будет больше, чем внутренних, и это будет способствовать перераспределению тока между волокнами. Вблизи концов образца возникнет переходная область, в которой происходит выравнивание токов. Для точного измерения собственного удельного сопротивления р в зависимости от / следует использовать только центральную часть образца с однородным распределением тока между волокнами. Оценим длину переходной области. [41]

Многие считают, что эффект Мейснера является наиболее фундаментальным свойством сверхпроводников. Действительно, существование нулевого сопротивления неизбежно следует из этого эффекта. Ведь поверхностные экранирующие токи постоянны во времени и не затухают в неизменяющемся магнитном поле. В тонком поверхностном слое сверхпроводника эти токи создают свое магнитное поле, строго равное и противоположное внешнему полю. В сверхпроводнике эти два встречных магнитных поля складываются так, что суммарное магнитное поле становится равным нулю, хотя слагаемые поля существуют совместно. [42]

Для магнитного поля сверхпроводник - непреодолимая преграда, плоскость, от которой, как от зеркала, отражается это поле. Малейшее движение магнита вызывает изменение магнитного поля сверхпроводящих токов - поле как бы следит за магнитом. С увеличением магнитного поля сверхпроводящие экранирующие токи тоже возрастают, чтобы сохранить идеальный диамагнетизм. Когда приложенное магнитное поле становится достаточно большим, экранирующие токи достигают своего критического значения и металл теряет сверхпроводящие свойства. При этом экранирующие токи исчезают, и магнитное поле проникает в металл. [43]

Диаметр ниобий титановых нитей составляет - 0 002 см. Такой малый размер нитей является необходимым, но не достаточным условием магнитотермической стабильности. При наличии меняющихся во времени полей экранирующие токи текут вдоль нитей по одной стороне проводника, затем через матрицу и возвращаются обратно по другой стороне, образуя экранирующую петлю тока с большим временем затухания ( разд. Для того чтобы экранирующие токи затухали за достаточно короткое время, сравнимое со временем нарастания поля, нити сверхпроводника должны быть транспонированы или по меньшей мере перекручены внутри матрицы. Транспозиция, хотя и является идеальным приемом, трудно осуществима для любого расположения нитей, отличного от расположения по окружности. Зато перекручивание нитей может быть осуществлено довольно просто: для этого достаточно перекрутить всю проволоку таким образом, чтобы приложенное поле меняло свою ориентацию относительно нитей. [44]

Предположим, что сверхпроводник помещен в ванну с жидким гелием, кипящим под атмосферным давлением при 4 2 К, и вокруг него создается магнитное поле. Так как сверхпроводник не имеет сопротивления, усиливающееся магнитное поле генерирует в нем поверхностные токи, которые препятствуют проникновению магнитного потока к центру сверхпроводника и не затухают за счет резистивной диссипации. При некоторой напряженности поля Якр плотность экранирующего тока достигает предельного значения и магнитное поле проникает в глубь сверхпроводника, который переходит в нормальнее состояние. Это магнитный переход 1-го рода, называемый так вследствие того, что при переходе имеет место разрыв первой производной зависимости свободной энергии от напряженности магнитного поля. [45]

Страницы: 1 2 3 4