Вторая жизнь сверхпроводников.
Эффект Мейснера в автогенераторемагнитного потока.
В.И. Тараскин
Ю.В. Тараскин
10.07.2009 год.
Сверхпроводящие (СП) материалы имеют два основныесвойства:
1. Электрическоесопротивление равно нулю.
2. Магнитнаяпроницаемость равна нулю, эффект Мейснера.
Эффект Мейснера СП материалов заключается в том, чтоСП не пропускает магнитные поля. Но как только напряжённость магнитного полядостигнет критического значения СП как бы открывается и работает как обычныймагнитопровод.
Таким образом CП материал в магнитной цепи работаетаналогично полупроводниковому прибору с четырехслойной структурой ( динисторы, тиристоры):
увеличивая магнитное поле выше критического значениямагнитная цепь замыкается,
уменьшая магнитное поле ниже критического значениямагнитная цепь разрывается.
Используя это свойство, нами было придуманоустройство, показанное на рис.1. где :1 - постоянные магниты с определенной коэрцитивной силой, 2,2а,2б - магнитопроводы с высокой магнитной проницаемостью, 3 - магнитопроводящая пластина с СП пленкой, 4 - силовая обмотка, 5 - регулировочный винт.
Путь по которому замыкается магнитный поток взамкнутой цепи создан из ферромагнитного материала 2, 2а, 2б и двухнемагнитных зазоров.
Рассмотрим два участка магнитной цепи;
первый участок магнитной цепи немагнитный зазормежду магнитопроводами 2 и 2а;
второй участок магнитной цепи немагнитный зазормежду магнитопроводами 2а и 2б, где находится пластина с СП материалом 3.
Т.к. магнитная проницаемость немагнитных зазоров на1000-10000 меньше магнитопроводов, магнитное сопротивление цепи будетопределяться немагнитными зазорами первого и второго участков. Магнитный потокФм магнитной цепи равен по формуле Гопкинсона:
Фm= Нс / (Rm1 + Rm2); где Нс — коэрцитивная сила постоянных магнитов, Rm1,Rm2 — магнитное сопротивление первого и второго участка.
Магнитныесопротивления вычисляются по формуле Гопкинсона:
Rm1=L1/(M*M0*S)для первого участка,
Rm2=L2/(M*M0*S)для второго участка.M - относительная магнитная проницаемость данного участка цепи, M0 - магнитная постоянная, L1, L2 - длина 1-го и 2-го участков цепи (толщина) S - площадью поперечного сечения
Полное магнитное сопротивление будет определятсядлиной немагнитных зазоров;
Rm=L1+L2;
Падение напряженности магнитного поля по участкам;
Фm=H1/Rm1; H1=ФmxRm 1-первого участка,
Фm=H2/Rm2; H2=ФmxRm 2-второго участка,
Н1-падение напряженности магнитного поля первогоучастка,
Н2-падение напряженности магнитного поля второгоучастка.
Нс=Н1+Н2.
Для работы устройство необходимо три условия:1. коэрцитивная сила магнитов должно быть больше критического магнитного поля СП материала; 2. критическое магнитное поле должно быть больше, чем половина коэрцитивной силы магнитов; 3. магнитная индукция постоянных магнитов должна быть не менее 1 Тл., исключая влияние самоиндукции при больших токах.
/>
В замкнутой или разомкнутой цепи коэрцитивная силаравна сумме падений напряженности первого и второго участках. В первом участкемагнитной цепи магнитное сопротивление постоянное т.к. величина немагнитногозазора регулируется винтом 5 в малых пределах.
Во втором участке величина зазора зависит отсостояния СП материала. СП материал в зазоре в нормальном состоянии, магнитнаяцепь замкнута, общая длина двух немагнитных зазоров будет порядка 0,1-0,5мм., ападение напряженности магнитного поля участков приблизительно равны. В зазоре 2СП материал в состоянии СП, то в зависимости от конструкции устройство,немагнитный зазор второго участка увеличивается порядка 30-50мм., магнитнаяцепь разрывается, магнитный поток сквозь СП обрывается.
Работа устройства заключается в том, что в исходномсостоянии СП материал во втором участке цепи находится в состоянии СП.Магнитная цепь разомкнута, через СП магнитный поток отсутствует. Магнитное полево втором участке увеличивается. Магнитным сопротивлением первого участкапренебрегаем, т.к. длина(толщина) зазора в 300-500 раз меньше чем второгоучастка. Напряженность магнитного поля во втором участке возрастает до критического поля СП материала, СП материала разрушается.
Магнитопроводящая пластина с СП материалом находитсяв силовой части между двумя обмотками. Напряженность магнитного поля вовтором участке достигнув критического поля, СП разрушается. Магнитная цепьзамыкается, магнитный поток потечет от северного полюса к южному полюсу,пронизывая обои половины силовой обмотки. Напряженность магнитного поляраспределилась поровну между первым и вторым участками. Падение напряженностимагнитного поля во втором участке достигнув половины коэрцитивной силы, т.е.меньше критического, СП в материале восстановилась. Так как СП для магнитногополя является зеркалом, магнитный поток увеличивающего магнитного полясеверного полюса отраженное магнитным зеркалом, пронизывает правую половинусиловой обмотки в обратном направлении, до достижении критического поля СПматериала. С левой стороны от СП материала южный полюс также отражается отмагнитного зеркала. Это явление будет действовать до достижения критическогомагнитного поля СП материала.
Изменяющееся по величине магнитный поток магнитнойиндукции пронизывающий витки силовой обмотки 4, возбуждает в обмоткеэлектродвижущую силу. Частоту колебания можно регулировать винтом 5
/>Данноеустройство работает аналогично этой электрической схеме :
Таблица соответствий:
на рис.1
на рис.2 1 — постоянные магниты 1 — источник питания 3 — СП пленка 3 — тиристор 4 — силовая обмотка 4 — трансформатор 5,2,2а — регулировка зазора между магнито-проводами 2 и 2а с помощью регулировочно-го винта 5 5 — переменное сопротивление все устройство является накопителем напряжённости магнитного поля до критического значения а за тем происходит разрушение СП пленки 3. Через СП потечёт магнитный поток пронизывающий силовую обмотку. Напряжённость магнитного поля уменьшается меньше критического. СП в плёнке восстанавливается, магнитный поток обрывается. 6 — конденсатор
Влияние напряженности магнитного поля на СП припрохождении тока по силовой обмотке учитывать. Нужен опытный образецустройства.
Литература
Владимир Петрович Карцев. «Магнит за тритысячелетия»
4-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат,1988г.
Дата публикации:
24 ноября 1999 года
Дата обновления:
21 июля 2002 года.