Профессор Е.Ю.Клименко Лекция 10 Криогенные и сверхпроводящие

критерий стабильности для случая

Устойчивость нарушается при перегреве
Критерий более либеральный по

сравнению с . Он более либерален, поскольку позволяет рассматривать случай неоднородного распределения электрического поля ( а следовательно и тока) по сечению сверхпроводника. Применим этот критерий к случаю линейно возрастающего поля со скоростью:

Это результаты численного расчета.
Безразмерный ток

Безразмерная мощность генерации тепла

, при которой нарушается устойчивость:
Эксперимент по определению максимальной скорости.

Материал: Ниобий- циркониевая проволока диаметром 0.33 мм длиной 40 мм. Диаметр сверхпроводника 0.26 мм .
В одном эксперименте регистрировали стационарные ВАХ в различных магнитных полях и определяли Еq . Затем вводили ток с различными скоростями и определяли, при какой скорости ток срыва начинал убывать.

На рисунке сопоставлены результаты измерения граничной скорости с расчетом этой скорости по электрическому полю срыва с помощью приведенного выше выражения. Видно, что стабильность заметно выше предсказанной. В динамических экспериментах необходимо учитывать роль теплоемкости .

теплоемкости зависят от соотношения характерных времен
При хорошей теплопроводности:



Если скачок происходит

при неполном проникании поля в пластину:

при тех же характерных временах.

Здесь -перепад поля, при котором происходит скачок,
- перепад поля при полном проникании (до середины пластины).
Существует граничная скорость, ниже которой скачки не происходят:

одной точке при минимальной скорости изменения магнитного поля

стабильность тонких проводов при электрических полях, существенно превышающих критерий

, полученный в допущении,
что скачок потока развивается при неизменном (замороженном) распределении тока. При повышенных полях дифференциальное сопротивление сверхпроводника экспоненциально растет, и медная матрица начинает играть роль в обеспечении стабильности проводов.

Снижение токонесущей способности при разогреве проволоки за счет потерь при недостаточном теплоотводе играет двойную роль: достигаемый ток может снизиться, но скачок, который мог перевести провод в нормальное состояние при температуре ванны, может не произойти. Это может привести к некоторому увеличению достигнутого тока.

1 и 3 – учет и теплоемкости и проводимости матрицы,
2 и 4- учет только теплоемкости,
5 и 6 – модель замороженного поля
1,2,5.- h=1000 Вт/(м2 К), 3,4,6 – h= 100 Вт/(м2 К)

0.3 мм
диаметр волокна 1.25 мкм
сверхпроводник Nb-Ti (кз 25%)
матрица Cu -47%

, Cu-Ni -28%
Постоянная затухания кооперативных токов 5.4 мс

Соленоид:
Число слоев 3
Внутренний диаметр 8.5 мм
Наружный диаметр 13 мм
Длина 60 мм
Каналы охлаждения между слоями 0.6 мм
Отношение поле/ток 10.6 мТл/А
Длина проволоки в образце 6.75 м

замороженного поля,
2- стабильность с учетом теплоемкости и проводимости матрицы,
3- стабильность

с учетом разогрева провода потерями.