Вторая жизнь сверхпроводников.
Эффект Мейснера в автогенераторе магнитного потока.
В.И. Тараскин
Ю.В. Тараскин
10.07.2009 год.
Сверхпроводящие (СП) материалы имеют два основные свойства:
Электрическое сопротивление равно нулю.
Магнитная проницаемость равна нулю, эффект Мейснера.
Эффект Мейснера СП материалов заключается в том, что СП не пропускает магнитные поля. Но как только напряжённость магнитного поля достигнет критического значения СП как бы открывается и работает как обычный магнитопровод.
Таким образом CП материал в магнитной цепи работает аналогично полупроводниковому прибору с четырехслойной структурой ( динисторы, тиристоры ):
увеличивая магнитное поле выше критического значения магнитная цепь замыкается,
уменьшая магнитное поле ниже критического значения магнитная цепь разрывается.
Используя это свойство, нами было придумано устройство, показанное на рис.1. где :
1 | - | постоянные магниты с определенной коэрцитивной силой, |
2,2а,2б | - | магнитопроводы с высокой магнитной проницаемостью, |
3 | - | магнитопроводящая пластина с СП пленкой, |
4 | - | силовая обмотка, |
5 | - | регулировочный винт. |
Путь по которому замыкается магнитный поток в замкнутой цепи создан из ферромагнитного материала 2, 2а, 2б и двух немагнитных зазоров.
Рассмотрим два участка магнитной цепи;
первый участок магнитной цепи немагнитный зазор между магнитопроводами 2 и 2а;
второй участок магнитной цепи немагнитный зазор между магнитопроводами 2а и 2б, где находится пластина с СП материалом 3.
Т.к. магнитная проницаемость немагнитных зазоров на 1000-10000 меньше магнитопроводов, магнитное сопротивление цепи будет определяться немагнитными зазорами первого и второго участков. Магнитный поток Фм магнитной цепи равен по формуле Гопкинсона:
Фm = Нс / (Rm1 + Rm2); где
Нс | - коэрцитивная сила постоянных магнитов, |
Rm1,Rm2 | - магнитное сопротивление первого и второго участка. |
Магнитные сопротивления вычисляются по формуле Гопкинсона:
Rm1=L1/(M*M0*S) для первого участка,
Rm2=L2/(M*M0*S) для второго участка.
M | - | относительная магнитная проницаемость данного участка цепи, |
M0 | - | магнитная постоянная, |
L1, L2 | - | длина 1-го и 2-го участков цепи (толщина) |
S | - | площадью поперечного сечения |
Полное магнитное сопротивление будет определятся длиной немагнитных зазоров;
Rm=L1+L2;
Падение напряженности магнитного поля по участкам;
Фm=H1/Rm1; H1=ФmxRm 1-первого участка,
Фm=H2/Rm2; H2=ФmxRm 2-второго участка,
Н1-падение напряженности магнитного поля первого участка,
Н2-падение напряженности магнитного поля второго участка.
Нс=Н1+Н2.
Для работы устройство необходимо три условия:
1. | коэрцитивная сила магнитов должно быть больше критического магнитного поля СП материала; |
2. | критическое магнитное поле должно быть больше, чем половина коэрцитивной силы магнитов; |
3. | магнитная индукция постоянных магнитов должна быть не менее 1 Тл., исключая влияние самоиндукции при больших токах. |
В замкнутой или разомкнутой цепи коэрцитивная сила равна сумме падений напряженности первого и второго участках. В первом участке магнитной цепи магнитное сопротивление постоянное т.к. величина немагнитного зазора регулируется винтом 5 в малых пределах.
Во втором участке величина зазора зависит от состояния СП материала. СП материал в зазоре в нормальном состоянии, магнитная цепь замкнута, общая длина двух немагнитных зазоров будет порядка 0,1-0,5мм., а падение напряженности магнитного поля участков приблизительно равны. В зазоре 2 СП материал в состоянии СП, то в зависимости от конструкции устройство, немагнитный зазор второго участка увеличивается порядка 30-50мм., магнитная цепь разрывается , магнитный поток сквозь СП обрывается.
Работа устройства заключается в том ,что в исходном состоянии СП материал во втором участке цепи находится в состоянии СП. Магнитная цепь разомкнута, через СП магнитный поток отсутствует. Магнитное поле во втором участке увеличивается. Магнитным сопротивлением первого участка пренебрегаем, т.к. длина(толщина) зазора в 300-500 раз меньше чем второго участка. Напряженность магнитного поля во втором участке возрастает до критического поля СП материала, СП материала разрушается.
Магнитопроводящая пластина с СП материалом находится в силовой части между двумя обмотками. Напряженность магнитного поля во втором участке достигнув критического поля, СП разрушается. Магнитная цепь замыкается, магнитный поток потечет от северного полюса к южному полюсу, пронизывая обои половины силовой обмотки. Напряженность магнитного поля распределилась поровну между первым и вторым участками. Падение напряженности магнитного поля во втором участке достигнув половины коэрцитивной силы, т.е. меньше критического, СП в материале восстановилась. Так как СП для магнитного поля является зеркалом, магнитный поток увеличивающего магнитного поля северного полюса отраженное магнитным зеркалом, пронизывает правую половину силовой обмотки в обратном направлении, до достижении критического поля СП материала. С левой стороны от СП материала южный полюс также отражается от магнитного зеркала. Это явление будет действовать до достижения критического магнитного поля СП материала.
Изменяющееся по величине магнитный поток магнитной индукции пронизывающий витки силовой обмотки 4, возбуждает в обмотке электродвижущую силу. Частоту колебания можно регулировать винтом 5
Данное устройство работает аналогично этой электрической схеме :
Таблица соответствий:
на рис.1 | на рис.2 |
1 - постоянные магниты | 1 - источник питания |
3 - СП пленка | 3 - тиристор |
4 - силовая обмотка | 4 - трансформатор |
5,2,2а - регулировка зазора между магнито-проводами 2 и 2а с помощью регулировочно-го винта 5 | 5 - переменное сопротивление |
все устройство является накопителем напряжённости магнитного поля до критического значения а за тем происходит разрушение СП пленки 3. Через СП потечёт магнитный поток пронизывающий силовую обмотку. Напряжённость магнитного поля уменьшается меньше критического. СП в плёнке восстанавливается, магнитный поток обрывается. | 6 - конденсатор |
Влияние напряженности магнитного поля на СП при прохождении тока по силовой обмотке учитывать. Нужен опытный образец устройства.
Литература
Владимир Петрович Карцев. "Магнит за три тысячелетия"
4-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988г.
Дата публикации:
24 ноября 1999 года
Дата обновления:
21 июля 2002 года.
Другие работы по теме:
Сверхпроводимость 2
План реферата Стр. 1.Свойство сверхпроводимого состояния……………………………3 2.Сверхпроводник в магнитном поле………………………………...4 3.Изотермические свойства…………………………………………...5
Высокотемпературная сверхпроводимость
Высокотемпературная сверхпроводимость Открытие в конце 1986 года нового класса высокотемпературных сверхпроводящих материалов радикально расширяет возможности практического использования сверхпроводимости для создания новой техники и окажет революционизирующее воздействие на эффективность отраслей народного хозяйства.
Твёрдость. Сверхпроводимость.
Министерство общего и профессионального образования НовГУ кафедра ПТР Контрольная работа по материаловедению Твёрдость. Сверхпроводимость. Выполнил студент гр. 9021з
К вопросу о механизме сверхпроводимости в металлах- сверхпроводниках.
В данной работе показано, что кроме тепловых колебаний атомов, влияющих на проводимость металлов-сверхпроводников при низких температурах (теория БКШ), существенное влияние на появление сверхпроводимости должно оказывать число электронов, отданых в зону проводимости каждым атомом кристаллической решетки,и взаимодействием этих электронов в зоне проводимости.
Сверхпроводники
Введение Теория сверхпроводимости. Идеальный проводник и сверхпроводник. Эффект Мейснера. Эффект Джозефсона. Сверхпроводники первого рода. Сверхпроводники второго рода.
Сверхпроводимость : история развития, современное состояние, перспективы
Cверхпроводники: история развития, современное состояние и перспективы Открытие в конце 1986 года нового класса высокотемпературных сверхпроводящих материалов радикально расширяет возможности практического использования сверхпроводимости для создания новой техники и окажет революционизирующее воздействие на эффективность отраслей народного хозяйства.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Открытие в конце 1986 года нового класса высокотемпературных сверхпроводящих материалов радикально расширяет возможности практического использования сверхпроводимости для создания новой техники и окажет революционизирующее воздействие на эффективность отраслей народного хозяйства.
Вниз по лестнице температур
Открытие сверхпроводимости было бы невозможным без достижения очень низких температур. Путь к таким температурам начинался с попыток превратить газ в жидкость.
Явление сверхпроводимости
Понятие и природа сверхпроводимости, ее практическое применение. Характеристика свойств сверхпроводников 1-го и 2-го рода. Сущность "теории Бардина-Купера-Шриффера" (БКШ), объясняющей явление сверхпроводимости металлов при сверхнизких температурах.
Теплоэнергетика
Определение внутреннего КПД газотурбинной установки с регенерацией теплоты по заданным параметрам. Расчет теоретической мощности привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии. Себестоимость теплоты, вырабатываемой в котельной.
Ряды динамики: производство электроэнергии
Сравнительная характеристика производства электроэнергии по России в целом, Центральному и Сибирскому федеральным округам, построение линейных диаграмм. Анализ и расчет абсолютного цепного прироста. Проведение экстраполяции производства электроэнергии.
Криоэлектроника
Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Кафедра ЭВМ Реферат по предмету Конструирование и Технология Производства ЭВМ
В железосодержащих сверхпроводниках обнаружен изотопический эффект
Открытые два года обратно железосодержащие сверхпроводники возродили интерес к одной из самых интригующих физических проблем современности — построению теории высокотемпературной сверхпроводимости. Главной загадкой на пути решения этой задачи остаются неизвестные и не понятые до сих пор процессы внутри вещества, которые ответственны за его сверхпроводящее состояние и которые позволяют ему иметь высокую критическую температуру (температуру перехода из нормального состояния в сверхпроводящее).
Сверхпроводимость
Изменение электрического сопротивления в металлах, сверхпроводниках в области низких температур. Правила существования сверхпроводимости с валентностью. Зависимость критического поля сверхпроводника от температуры. Использование явления сверхпроводимости.
Компенсация арендодателю расходов на электроэнергию
Между арендатором - юридическим лицом и арендодателем - физическим лицом, не зарегистрированным в качестве ПБОЮЛ, (арендатор применяет упрощенную систему налогообложения) заключен договор аренды нежилых помещений.
Эффект Брэдли
Эффект Брэдли (также именуемый эффект Вильдера, эффект Динкинса) — феномен, часто наблюдаемый в политической жизни США и других стран с непростыми межрасовыми отношениями, который выражается в проявлении политики двойных стандартов избирателями, когда в предвыборной кампании участвуют белые и небелые кандидаты.
Криогенная техника в системах энергетики
инистерство общего и профессионального образования Российской федерации Вятский государственный университет Электротехнический факультет Кафедра электроэнергетических систем
Эффект Холла
Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках. Датчик ЭДС Холла.
Магнитометры
Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Курсовая работа для представления на кафедру «Материаловедение»
Сверхпроводимость
Явление сверхпроводимости было открыто голландским физиком Камерлинг-Оннесом в 1911 году. Камерлинг-Оннесу первому удалось получить жидкий гелий, и он использовал его для создания криостатов.
Сверхпроводимость
История открытия явления сверхпроводимости. Теоретические основы сверхпроводимости. Джозефсоновский переход. Появление сверхчувствительных приемников. СКВИД датчик. Сверхчувствительные магнитометры.
О природе высокотемпературной сверхпроводимости
Даже те, кто далеки от науки, слышали о сверхпроводимости. Суть этого явления, которое было открыто около ста лет назад, заключается в том, что у некоторых материалов при достаточно низких температурах отсутствует электрическое сопротивление.
Промышленность Украины
Украина - государство с высокоразвитыми промышленностью, сельским хозяйством и транспортом. Основу ее хозяйства составляют топливно-энергетический, машиностроительный комплексы и комплексы по производству реконструкционных материалов и химических веществ.
Виды механической вентиляции
Виды механ вентилСтатьи » ОБЖ Виды механической вентиляции При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет разности температур, гравитационного давления наружного воздуха и воздуха в помещении, а также действия ветра.