Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
индукции внешнего магнитного поля.
Из сказанного выше очевидно, что, располагая опытными данными для
зависимости Нн.з(/) в динамическом процессе, можно весьма точно
определить значения токов /щ и /р, а с помощью зависимости U\I)-значение
/*. На рис. 6-8 представлены значения Im, 1Р и I* для исследованного
восьмижильного провода без изоляции в зависимости от индукции магнитного
поля. Как обычно (см. гл. 4), эти величины убывают с ростом В.
Необходимо отметить, что в данной серии экспериментов условия теплоотдачи
с поверхности комбинированного проводника к жидкому гелию были
существенно отличными от условий теплоотдачи в описанных ранее
экспериментах, в которых изучалось равновесие нормальной зоны. Если ранее
теплоотдача осуществлялась к большому объему кипящего жидкого гелия, то в
условиях разреженной обмотки теплоотдача осуществляется к гелию,
находящемуся в узких каналах между витками обмотки. При этом коэффициент
теплоотдачи, как известно, существенно уменьшается. Соответственно должны
существенно уменьшаться и значения характерных токов /то, /р и /*.
Таблица 6-1
в, т [бо, А m д m ' /6о, А р ,обм> д р г*6°, А 1 "обм д
2 200 144 224+10 165 318 240
3 198 131 210+7 151 288 226
4 170 120 175+5 139 268 211
191
В табл. 6-1 приведены для сравнения значения этих токов, полученные в
экспериментах с теплоотдачей к большому объему жидкого гелия (индекс
"бо") и в экспериментах с разреженной обмоткой (индекс "обм"). Данные,
приведенные в этой таблице, подтверждают, что переход к условиям
теплоотдачи, характерным для обмотки, приводит к существенному снижению
значений 1т, 1Р и /*.
Приведенные данные позволяют также оценить соотношение между
коэффициентами теплоотдачи от поверхности комбинированного проводника к
жидкому гелию в большом объеме (Лбо), и в условиях разреженной обмотки
(h0ом).
Из уравнения (4-108), определяющего максимальный ток равновесия, которое
с учетом соотношения q- =h(T-Г0) может быть записано в виде
Разумеется, отношение Лбо/Л0бм не должно зависеть от индукции В. Значения
этого отношения, подсчитанные с помощью уравнения (6-7) по опытным данным
для I* при различных значениях В, приведены на рис. 6-9. Как видно из
графика, значения Н^0/Н0см с небольшим разбросом группируются вокруг
среднего значения, примерно равного 1,62.
Таким образом, в исследованном частном случае при переходе от образца,
находящегося в большом объеме кипящего жидкого гелия, к разреженной
обмотке коэффициент теплоотдачи с поверхности комбинированного проводника
уменьшается примерно па 40%.
Для оценки йбо/^обм мог бы быть предложен и другой способ. Из формулы (4-
28) для минимального тока существования нормальной зоны в модели Стекли
при учете соотношения для критерия стабильности а= = р/уЛ/г/ДГс0-Тв)
следует, что
(6-6)
очевидно, что при прочих равных условиях
(6-7)
192
Структурно это уравнение сходно с уравнением (6-7) ; однако, поскольку
уравнение (4-28) справедливо лишь для комбинированных проводников,
соответствующих модели Стекли, в условиях пузырькового режима кипения
гелия это уравнение не имеет сколько-нибудь общего характера в отличие от
уравнения (6-7), которое не базируется на какой-либо модели.
Как было отмечено выше, экспериментально найденные зависимости U (/) для
динамических процессов при различных значениях начального тока /о
позволяют определить положение линии равновесных состояний
комбинированного проводника. Ранее положение этой линии определялось с
помощью вольт-амперных характеристик проводника, полученных для
равновесных состояний в изотермических условиях. Важно отчетливо
представлять себе, что на основе экспериментов, проведенных в равновесных
изотермических условиях, когда исследуемый образец находится в большом
объеме жидкого гелия, линия равновесных состояний определяется для
случая, когда теплоотдача с поверхности проводника осуществляется к
большому объему кипящего гелия. При использовании метода определения
линии равновесных состояний, изложенного в настоящем параграфе, положение
этой линии определяется для условий теплоотдачи, характерных для
разреженной обмотки.
Исследование динамического процесса, развивающегося в обмотке при
введении в нее зародыша нормальной зоны, проведенное методом одиночного
соленоида, обнаруживает некоторые специфические особенности, присущие
обмоткам реальных сверхпроводящих магнитных систем.
Эти особенности определяются тем обстоятельством, что в одиночном
соленоиде магнитная индукция однозначно связана с током, "замороженным" в
соленоиде. Следовательно, каждому значению начального тока /о
соответствует определенное значение индукции в соленоиде в момент ввода
зародыша нормальной зоны. С изменением тока в соленоиде в рассматриваемом
динамическом процессе изменяется и магнитное поле. Таким образом,
различные линии динамического процесса в этом случае относятся к
различным индукциям поля. Это позволяет ожидать, что, во-первых,
различные линии динамических процессов не будут сходиться в одной точке,
