Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
индукциях поля 2, 3, 4 и 5 Т.
Измерения проводились для различных значений "замороженного" тока,
больших тока распространения 1Р. Очевидно, что при /</р введенная в
обмотку нормальная зона сразу же после выключения микронагревателя
сокращается. При 1>1Р возникшая нормальная зона начинает
распространяться, при этом сопротивление нормальной зоны, естественно,
возрастает. Однако с ростом нормальной зоны на ней происходит диссипация
энергии, запасенной в системе "соленоид / +соленоид 3". Вследствие этой
диссипации ток в системе уменьшается ниже 1-1р, зона начинает сокращаться
и при определенном токе исчезает. После этого ток в системе* "соленоид
/+соленоид 3" (назовем его остаточным током) остается неизменным.
На- рис. 6-2,а изображена зависимость UH.3(I) для случая, когда соленоиды
1 и 3 (рис. 6-1) были изготовлены из восьмижильного провода без изоляции.
Соленоид с бифилярной обмоткой имел внутренний диаметр 30 мм, внешний
диаметр 80 мм, высоту 40 мм, число витков 346; соленоид, являющийся
источником питания, имел внутренний диаметр 30 мм, внешний диаметр 60 мм,
высоту 70 мм, число витков 363.
184
На рис. 6-2,6 показана зависимость RH_3(/); величина Rn.3 определялась с
помощью соотношения (6-4).
Кривые, приведенные на рис. 6-2, соответствуют развитию динамического
процесса после появления в комбинированном проводнике нормальной зоны при
различных значениях начального тока в соленоиде /о. Из общих соображений,
изложенных выше, можно сделать следующее заключение: исчезновение
("схлопывание") нормаль-
а) 6)
Рис. 6-2. Зависимости падения напряжения на нормальной зоне (с) и
сопротивления этой зоны (б) от тока при В=2Т.
ной зоны в описываемом динамическом процессе должно происходить при токе,
равном минимальному току существования нормальной зоны Im, вне
зависимости от начального тока в соленоиде. В принципе при начальном токе
/о, незначительно превышающем минимальный ток распространения нормальной
зоны /р, эта зона может исчезать при значениях тока, лежащих в диапазоне
Im-Ip- С увеличением /о остаточный ток быстро приближается к минимальному
току существования нормальной зоны Im. Сделанное выше априорное
заключение очень хорошо подтверждается опытными данными-в определенном
интервале начальных токов (от Im до некоторой величины, физический смысл
которой будет рассмотрен несколько ниже) все линии динамических процессов
заканчиваются в одной и той же точке на оси абсцисс. Эта
185
точка должна быть интерпретирована как минимальный ток существования
нормальной зоны 1т.
Очевидно, что сопротивление Ru.a на данной кривой динамического процесса
имеет максимальное значение при токе, равном току распространения
нормальной зоны 1р. Следовательно, на графике Rn.a(I) максимумы различных
кривых динамических процессов должны лежать на одной вертикали /=/р.
Соответственно на графике ин.3(1) точки касания кривых динамических
процессов с прямыми, проведенными из начала координат, также должны
располагаться на вертикали /=/р, поскольку
(г т \ макс
¦хр.) . (6-5)
' Л>
Как видно из рис. 6-2, в определенном интервале начальных токов эти
закономерности четко проявляются
и величина /р без труда фиксируется на графике. Однако при дальнейшем
увеличении начального тока абсциссы максимумов на кривых Ян.з(/) начинают
отклоняться от значения /=/р.
Этот эффект объясняется следующим образом. Рассмотрим рис. 6-3, на
котором приведены полученные экспериментально кривые Ни(/) при различных
значениях /о. Здесь Uu - разность потенциалов на концах небольшого
вспомогательного измерительного участка, концы которого расположены по
обе стороны от точки размещения диагностического микронагревателя; с
помощью этого нагревателя в обмотку вводится зародыш нормальной зоны.
Очевидно, что после того, как нормальная зона вышла достаточно далеко за
пределы измерительного участка, зависимость Ни(/) можно рассматривать как
вольт-амперную характеристику, относящуюся к участку комбинированного
проводника, который находится в каждый данный момент практически в
изотермических условиях. Отношение U/I представляет собой сопротив-186
ии
/\
/ у
' ч
/ Л"
/, У V I
О 100 200 ООО Л
Рис. 6-3. Вольт-амперные характеристики вспомогательного измерительного
участка при В=2Т.
Ление единицы длины комбинированного проводника в каждый данный момент
времени.
Поскольку длина этого вспомогательного измерительного участка весьма мала
(около 1 см), то при включении микронагревателя заполнение участка
нормальной зоной мало отражается на силе тока в соленоиде и ток при этом
процесс практически не уменьшается (см. схематический график на рис. 6-
4,а, участок а - Ъ).
Чем больше начальный ток, при котором в обмотку вводится нормальная зона,
тем больше (при одинаковых размерах нормальной зоны в данный момент
времени) мощность джоулевого тепловыделения на этой зоне и тем,
следовательно, выше температура комбинированного проводника на участке
