Новые отопительные технологии — лучшие идеи, широкие возможности !

Сверхсильные магнитные поля. Импульсные соленоиды

Мы уже говорили о том, что основные проблемы, стоящие на пути получения сверхсильных магнитных полей, _ это проблема прочности и проблема теплоотвода. Достигаемые значения индукции поля ограничивают нагрев соленоида и его механическое разрушение.

 

Однако и разогрев до плавления, и разрушение не происходят мгновенно. Любая обмотка обладает тепловой инерцией. Она не может мгновенно нагреться до температуры плавления даже под влиянием тока большей силы. Поэтому в течение малого промежутка времени по соленоиду можно пропускать ток большой силы. В таком импульсном режиме могут быть получены гораздо большие магнитные поля, чем при работе в стационарном.

 

Идею получения импульсных магнитных полей в 1923 г. впервые выдвинул и осуществил замечательный советский физик П. Л. Капица. В ряде работ, ставших классическими, Капица получил импульсное магнитное поле индукцией 50 Тл и провел обширные исследования ряда явлений в полях индукцией до 32 Тл.

Уже первые опыты П. Л. Капицы показали, что в обычных катушках с проводом из меди или более прочных сплавов можно на короткое время устойчиво получать магнитные поля индукцией 30—35 Тл. Более прочными в механическом отношении оказались соленоиды биттеровского типа, изготовленные из медных дисков. Такие соленоиды выдерживали магнитные поля индукцией 50—70 Тл. Но и это не предел. Создавая в массивном витке из бериллиевой бронзы поистине грандиозную мощность 1000 МВт с помощью конденсаторных батарей, удалось получить магнитное поле индукцией более 100 Тл.

 

Действуя подобным образом, вообще говоря, можно шагнуть и в область совсем уже фантастических полей. Но вот беда: усилия, развивающиеся в магнитных полях порядка 100 Тл, оказались столь велики, что ни один металл не в состоянии их выдержать без разрушения. Выходит, предел — 100 Тл? По-видимому, да. Во всяком случае, пока не будут получены более прочные и тугоплавкие металлы.

Впрочем, выход все-таки есть. Это «бессиловые» обмотки, о которых нам уже приходилось говорить. Физики возлагают на них большие надежды.

 

 По этому способу сильные магнитные поля создают путем «концентрации» (накачки) магнитного потока. Магнитный поток, созданный соленоидом, «загоняется» в небольшую полость и достигает в ней высокой плотности. Рабочая зона магнита резко сокращается — поле резко возрастает.

 

Таким образом, можно регулировать магнитный поток, меняя его геометрию. Сократить, например, сечение потока, вдвигая во внутреннюю полость соленоида металлический поршень. Первое время так и делали. Однако вскоре выяснилось, что, поместив внутри соленоида вкладыш — полый медный цилиндр, можно также добиться эффекта концентрации потока. При импульсе магнитного поля в соленоиде со вкладышем наводятся вихревые токи, которые вытесняют магнитный поток к центральному отверстию цилиндра.

 

Однако индуцированные токи угасают очень быстро. В обычных соленоидах всплеск поля до 45 Тл длится всего лишь доли секунды — магнитное поле как бы улетучивается из цилиндра. Иное дело — сверхпроводящие соленоиды. Благодаря диамагнетизму возрастающее поле здесь могло сохраниться сколь угодно долго.

 

Схематически принцип действия такого концентратора cktle.obq. Первоначально магнитное поле создается внутри полого сверхпроводящего цилиндра. Отверстие в цилиндре имеет в сечении форму восьмерки, одна петля которой значительно больше другой. После того как внутри полого цилиндра создается магнитное поле, в широкое отверстие, заполняя его, вводится сплошной сверхпроводящий стержень. Поскольку сверхпроводник является для линий магнитной индукции непреодолимой преградой, то они выталкиваются из большого отверстия в меньшее, создавая на этом участке более концентрированное поле, которое может сохраняться в течение произвольного   промежутка   времени.

 

Казалось бы, с помощью сверхпроводящих соленоидов-накопителей можно получить очень сильные поля. К сожалению, это не так. Возникающее поле, как вы уже знаете, ограничено некоторым критическим значением Б. Так что сверхсильные поля им пока не под силу.

 

Новости

10/08/2017

BAXI GROUP снизил цены конденсационные котлы на 30%

Реклама: