Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
модели Стекли. Как видно из рис. 4-46, это отношение может достигать 10-
15%, что весьма существенно при оценке степени стабильности
сверхпроводящих устройств. Такое значительное превышение тока в
сверхпроводнике по сравнению с критическим током может быть объяснено с
помощью графика, представленного на рис. 4-47. На этом графике
пунктирными линиями изображены вольт-амперные характеристики подложки,
построенные .по соотношению Uu-IRu, а сплошными линиями - вольт-амперные
характеристики сверхпроводника в резистивном состоянии при Т=Т".
Зависимости Щ1г)т=Тв найдены путем пересчета приведенных на рис. 4-45
зависимостей iU\(I8). Пересчет выполнен с помощью предложенного в работе
{Л. 4-25] соотношения
IS(B, U, Г)=/,(В, U, Тв) [1-т]. (4-121)
Из рис. 4-47 очевидно, что на начальных участках изотерм U (Is)
сопротивление сверхпроводника в резистивном состоянии Врез существенно
меньше сопротивления подложки Вп. Следовательно, в этой области состояний
сверхпроводника параметр х=Вп/Врез, фигурирующий в уравнениях "(4-37)-
.(4-39), оказывается соизмеримым с остальными величинами, зходящими в эти
уравнения. Указанное обстоятельство и приводит, в частности, к
существенному отличию тока Is от зйачения, следующего из модели Стекли, и
к изменению остальных характерных параметров (/, в, т), описывающих
состояние комбинированного проводника в условиях деления тока между
сверхпроводником и подложкой.
Глава пятая
РАВНОВЕСИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ В КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОВОДНИКАХ ПРИ НАЛИЧИИ
ПРОДОЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ
5-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Модель комбинированного проводника, детально исследованная в предыдущей
главе, дает возможность исследовать равновесие нормальной зоны в
проводнике для случая, когда температура одинакова по его длине, т. е.
когда нормальная (или резистивная) зона занимает всю длину проводника.
Получаемые при этом результаты имеют большое практическое значение.
Однако, поскольку источники тепловыделения в обмогке преимущественно
локализованы, такое исследование не позооля-
133
еТ Вскрыть всё особенности йроцёсса распространения или сокращения
нормальной зоны вдоль сверхпроводника.
Если имеется градиент температуры, движение границы нормальной зоны
происходит в результате теплоотвода от указанной зоны, в которой при
наличии в проводнике тока выделяется джоулево тепло. Этот теплоотвод
осуществляется через границу зоны к сверхпроводнику, находящемуся в
сверхпроводящем состоянии. Таким образом, случай, когда нормальная зона
движется
вдоль проводника, отличается от случая постоянства температуры по его
длине наличием теплоотвода от нормальной зоны вдоль комбинированного
проводника через ее границу.
Как было отмечено в гл. 4, распространение нормальной зоны может
происходить лишь при токах, превышающих минимальный ток распространения
нормальной зоны 1р. Очевидно, что чем больше ток в проводнике по
сравнению с 1Р, тем выше скорость распространения нормальной зоны вдоль
проводника, поскольку с ростом тока растет и джоулево тепловыделение.
Минимальный ток распространения нормальной зоны 1Р является, наряду с
другими характерными величинами (Вв, /*, /к.к, 1т, се и т. п.), одной из
важнейших характеристик комбинированного проводника.
Таким образом, изучение условий равновесия в комбинированном проводнике,
находящемся в изотермических условиях, обязательно должно быть дополнено
изучением условий равновесия (т. е. условий существования нормальной
зоны) в случае, когда эта зона занимает лишь часть длины проводника. При
существовании нормальной зоны на определенной длине комбинированного
проводника градиент температуры вдоль проводника отличен от нуля (рис. 5-
1). На участке проводника, занятом нормальной зоной, на которой при
наличии тока выделяется джоулево тепло, температура выше, чем на участке,
находящемся в сверхпроводящем состоянии. На первом участке Т>Тсо(В, 0), а
на втором Т<ТС(В, /); между ними расположен участок, на котором
сверхпроводник находится в резистивном состоянии.
С"' УМ
Рис. 5-1. Распределение температуры вдоль комбинированного проводника.
134
5-2. КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРОВОДНИК С ПРОДОЛЬНЫМ ГРАДИЕНТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ
Задача о распространении нормальной зоны вдоль бесконечно длинного
комбинированного проводника впервые была рассмотрена теоретически Б. Н.
Самойловым, М. Г. Кремлевым, Е. Ю. Клименко и В. Е. Кейли-ным [JT. 5-1].
В этой работе был исследован комбинированный проводник, помещенный в
гелиевую ванну; внешнее магнитное поле предполагалось постоянным и
однородным. Используя средние (по всему проводнику)
Рис. 5-2. Зависимость безразмерного эффективного сопротивления
комбинированного проводника от безразмерной температуры. а - для первой
модели; б - для второй модели.
значения теплоемкости с и теплопроводности К можно записать следующее
уравнение для распространения тепла вдоль проводника при наличии
теплоотдачи с поверхности в гелиевую ванну и внутреннего джоулева
тепловыделения;
