Профессор Е.Ю.Клименко Лекция 8 Криогенные и сверхпроводящие

поля. Подведем тепло Оно повысит температуру

пластины . При этом изменится критическая плотность тока на , а это приведет к прониканию магнитного потока и возникновению электрического поля в направлении тока.

- поток, прошедший через сечение x до средней плоскости.


При этом выделится тепло (на единицу объема)




Если выделившееся тепло больше подведенного, то процесс разогрева не остановится. Таким образом, критерий развития скачка потока:

Если , скачок не происходит.

поле 6 Тл.
Критическая плотность тока 1.5 10

А/м ,
Плотность 6.2 10 кг/м ,
Удельная теплоемкость С 0.89 Дж/кг
Критическая температура 6.5 К

Стабильность обеспечивается при а< 115 мкм.
«С запасом» выбрали , что сверхпроводник не должен быть толще 60 мкм.

Но стабильность в коротких образцах сохраняется у гораздо более толстых проводов 500 мкм и более!

9

2

3

3

токам. При меньшем токе существуют две точки баланса. Ps-состояние

стабильное. Pns-нестабильное.
При максимальном токе существует одна точка баланса Pq , в кторой G2 и Q касаются друг друга. В этой точке происходит тепловой срыв (quench).

Генерация тепла:




Теплоотвод:
В точке Pq:
и






Таким образом:

Срыв (quench) происходит при весьма малом перегреве сверхпроводника

технических сверхпроводников позволяют детально рассчитать динамику электрических и магнитных

полей , токов и температуры при произвольных условиях. А также убедится сохраняет ли провод сверхпроводящее состояние или переходит в нормальное.

Но это всегда рассмотрение частного случая, причем всегда очень трудоемкое.

Чтобы понять физику процессов воспользуемся не столь точным, но наглядным аналитическим подходом.

как тепловые и электродинамические процессы, так и форму переходной характеристики.






Для

упрощения вычислений будем использовать упрощенную переходную характеристику поскольку экспоненциальная зависимость от тока значительно сильнее линейной:

Магнитного

, теплового и теплообменного

Классическая теория рассматривает случаи для многоволоконных проволок в медной матрице и для одноволоконной проволоки или многоволоконных проволок в резистивной матрице. Это приходится делать поскольку МКС предсказывает весьма высокое дифференциальное сопротивление сверхпроводника в резистивном состоянии:


У реальных сверхпроводников . Эта величина очень мала.
Например при и она составляет ,
Что в 100 раз меньше, чем у меди. Поэтому достаточно рассматривать случаи от . до .
В лекции 7 было показано, что для обеспечения стабильности достаточно, чтобы электрическое поле нигде не превышало поля срыва Еq. Это достаточное условие, но не необходимое. В случае , критерий устойчивости более либерален :

,
где g –геометрический фактор. Величина hef зависит от соотношения коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи. При hef =h,
при , для пластины и для цилиндра.