Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
На основании изложенного можно с большой степенью достоверности
прогнозировать поведение комбинированных проводников при использовании их
в реальных сверхпроводящих устройствах.
В самом деле, для данного конкретного комбинированного проводника при
известных тепловых и электрических свойствах входящих в него компонент и
при заданных условиях охлаждения (свободное кипение, ки-
/
0,6 0,5 0,4 0,3
о,г 0,1
о
Ч 5 6 7 8 3 К
пение в узких каналах, вынужденное охлаждение) достаточно просто могут
быть построены вольт-амперные характеристики. Эти характеристики
позволяют провести детальный анализ условий теплового равновесия
проводника в сверхпроводящей обмотке. В качестве иллюстрации в приложении
(рис. П-1--П-9) представлены вольт-амперные характеристики
комбинированных проводников с различными значениями а, рассчитанные для
шести значений Тс (4,7-10 К). При проведении этого расчета были
использованы данные для температурной зависимости удельного сопротивления
меди [Л. 4-13], значения теплового потока при кипении гелия [Л. 4-11],
характеристики магниторезистивного эффекта в меди [Л. 4-4] и данные
авторов, касающиеся зависимости ТС(В, 0). Предполагалось, что характер
зависимости р(Г) одинаков для различных значений В.
В табл. 4-2 представлены найденные, в гчастности с помощью полученных
номограмм, значения [а, при кото-116
Рис. 4-30. Зависимость
от критической тем-
св
пературы.
рых максимальный ток равновесия становится равным критическому току
(/* = /св). Зависимость а., , =
св
= /{Тс (В, 0)] представлена на рис. 4-30. Значения а/#=/
св
найдены с помощью графика a = /(i), на котором нанесены а/=/* для
каждой из температур. Точка пересечения данной изотермы
(сглаживающей кривой для значений а/=/. при разных токах) с
вертикалью t = 1 опреде-
ляет значение а,._, при данной температуре.
Рассмотрим вольт-амперные характеристики, представленные на рис. П-1-П-6.
Следует обратить внимание на характер кривых а= =iconst в области
пузырькового кипения. Как отмечалось ранее, коэффициент теплоотдачи в
этой области несколько изменяется с изменением температурного напора. В
результате реальная вольт-амперная характеристика отличается от
характеристики Стекли,построенной в предположении, что ft-const. В
частности, линия а= 1 в этом случае имеет заметную кривизну. Для
некоторых значений а, несколько меньших единицы, вольт-амперная
характеристика в области пузырькового кипения имеет своеобразный вид,
показанный на рис. 4-31. Понятно, что состояния, соответствующие участку
а-Ь этой характеристики, являются неустойчивыми; комбинированный
проводник в этой области состояний ведет себя как частично
стабилизированный. При превышении критического тока на проводнике скачком
появляется напряжение. Переход из сверхпроводящего в нормальное состояние
в рассматриваемом случае является необратимым.
Как уже отмечалось ранее, в случае теплоотдачи к жидкому гелию при
кипении в большом объеме значения температур Тм и ТN составляют примерно
5,1 и 6,7 К. Следовательно, номограмма для 7'с0=4,7К (рис. П-1)
соответствует случаю, когда Тсо<Т-м, "омограмма для 7'со=5 К (рис. П-2) -
случаю, когда Тсо~Тм, номограмма для Гс0='6К (рис. П-4) -случаю, когда
Тм<
<T,o<TN, и, наконец, номограмма для 7'с0=6,6 К (рис. П-5) -случаю, когда
Тс0~Тк. Особенности вольт-амперных характеристик для этих случаев в
области температур Т sg; Тг0 рассмотрены выше. В области темпе-
117
Рис. 4-31. Вольт-амперная характеристика в области пузырькового кипения
при а<1.
СВ
Таблица 4-2
т , к с "'*=/св
4,7 0,666
5,0 0,476
5,4 0,286
6,0 0,192
6,6 0,147
7,0 0,125
8,0 0,090
9,0 0,070
10,0 0,070 •
ратур Т>ТN для рассматриваемых случаев кривые a=const не имеют каких-либо
особенностей по сравнению со случаем, когда Tco>Tn.
Вопрос о характере линий a=const на вольт-амперных характеристиках в
интервале температур Тсо^Т^Тц для случая, когда Тсо<Тм и ТM<Tco<TN,
нуждается в дополнительном рассмотрении. Эти случаи схематично показаны
на рис. 4-32 и 4-33 *.
Если Тсо<Тм, то после перехода сверхпроводника в нормальное состояние
(точка а на рис. 4-32) повышение температуры происходит вначале в области
пузырькового кипения до точки Ь, соответствующей температуре Тм и
тепловому потоку <?кр- При даль-
Рис. 4-32. Вольт-амперная характеристика при Тсо<Тм.
1 - <7МИ""const; 2 - <7(rc)=const; 3 - (?Kp=const; 4 - 7'(v=const;
5 - T м =const; 6 - Гс=const.
Рис. 4-33. Вольт-амперная характеристика при Тсо>Тм.
/ - <7MHH=consl; 2 - <7(7^)-const; 3 - ?Kp=const; 4- Theorist; 5- Гм="
=const; 6 - Tc=const.
нейшем повышении температуры линия равновесных состояний пересекает
изотерму 7V=const в точке с, соответствующей тепловому потоку <7мин. При
температурах, больших TNy кривая a=const имеет обычный характер '(линия
с-d). Понятно, что состояния, соответствующие участку а-Ь, устойчивы, а
состояния, изображаемые участком Ь-с, неустойчивы.
1 На этих рисунках изображены вольт-амперные характеристики для
