Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лагутин А.С. -> "Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе" -> 3

Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.

Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 192 c.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка): silnieimpulsniepolya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 80 >> Следующая

предполагаемые) - В " 10(r) Тл - достигаются при гравитационном коллапсе
звезд. Этот результат представляет собой прямое следствие закона
сохранения магнитного потока: при линейном сжатии звезды 106, т.е. Rj/Rf
= Ю6, что типично для нейтронных звезд, индукция поля может возрастать (с
учетом возможных потерь) от КГ3 до 10(r) Тл; для сравнения: магнитная
индукция поля на поверхности Солнца составляет 0,1 Тл. В лабораториях
постоянные магнитные поля максимальной напряженности получаются с помощью
гибридных систем, представляющих собой сочетание водоохлаждаемого и
сверхпроводящего соленоидов.
Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами, т.е.
электрическим током; следовательно, для создания СИМП необходимо иметь
источники сильных электрических токов. Установление связи между магнитным
полем и электрическим током - одно из важнейших научных достижений XIX
столетия, положивших начало современному этапу научно-технического
развития.
а)
Рис. 1.1. Метод расширения (сжатия) магнитного потока [3]. Сжатая
оболочка со сверхпроводящим покрытием охлаждается в поле до
сверхпроводящего состояния (а) и затем расширяется (б) с движением стенок
преимущественно вдоль (слева) и поперек (справа) силовых линий магнитного
поля. В таком случае магнитное поле во внутренней полости оболочки
ослабляется. Если же действовать в обратном порядке, т.е. сжимать
оболочку с заключенным в ней потоком, то магнитное поле усилится.
Подобная идея применяется для получения полей с В > 100 Тл
В начале 1820 г. Эрстед обнаружил, что стрелка компаса отклоняется, если
расположить ее вблизи проводника с током. Несколько месяцев спустя Ампер
и Араго доказали, что витки проводника с током ведут себя во всех
отношениях как магниты. Через год после открытия Эрстеда Фарадей
продемонстрировал по сути лабораторную модель электродвигателя. Позднее,
в 1845 г., он же сформулировал закон электромагнитной индукции и ввел
само понятие ''магнитное поле".
Результаты полувековых экспериментальных и теоретических исследований
были обобщены в работе Максвелла ''Трактат по электричеству и
магнетизму", вышедшей в свет в 1873 г. В этой книге теоретически
осмыслено все, что было известно к тому времени о свойствах
электромагнитного поля и его взаимодействии с веществом.
7
Уравнения Максвелла, описывающие эволюцию магнитного поля, имеют вид:
rotH = J + QD/dt; (1.1)
rotE = - ЭВ/Эг; (1.2)
divB = 0; (1.3)
divD = pf; (1.4)
где H - напряженность магнитного поля, А/м; J - плотность электрического
тока, А/м2; D - электрическое смещение, Кл/м2; Е - напряженность
электрического поля, В/м; В - магнитная индукция, Тл; Ру - плотность
свободных зарядов, Кл/м3.
В общем случае связь между векторами В и Н, D и Е описывается тензорами
электрической (е) и магнитной (д) проницаемостей:
D = еЕ; (1.5)
В = дН, (1.6)
л л л л
где е = е0ег-, д = д"д,.
Относительные проницаемости дг и ег могут быть сложными функциями
координат, а д0 = 47Г-1(Г7 Гн/ми е0 =8,854-10"12 Ф/м - соответственно
магнитная и электрическая проницаемости вакуума.
Во всех следующих главах речь будет идти о таких электромагнитных полях,
для которых можно пренебречь токами смещения (JCM = Э D/Эг) по сравнению
с токами проводимости. В этом приближении уравнение (1.1) запишется
следующим образом:
rotH = J, (1.7)
Пренебречь токами смещения по сравнению с токами проводимости можно лишь
в том случае, если размер Ls рассматриваемой области значительно меньше
длины волны X электромагнитного поля, т.е. если Ls < X. Интегральную
форму уравнения (1.7) получим, применив теорему Стокса для поверхности S,
опирающейся на замкнутый контур Cf.
J rotHds = ?Hdl = JJds. (1.8)
S Cj S
Используем то обстоятельство, что / Jds есть не что иное, как электри-
S
ческий ток Ig через поверхность S:
fHdl=I". (1.9)
с/
8
Это уравнение представляет собой закон Ампера в интегральной форме.
Аналогичным образом можно из (1.2) получить интегральную форму закона
индукции Фарадея :
$Ed\ = - - JBds. (1.10)
Cf dt s
Последние два уравнения лежат в основе действия всех рассмотренных в этой
книге генераторов СМП. Таким образом, задача получения СМП сводится, во-
первых, к созданию источников мощных импульсных электрических токов, а
конкретнее - к изготовлению накопителей, запасающих энергию, а затем
быстро и эффективно преобразующих ее в энергию магнитного поля. Во-
вторых, необходимо иметь специальное устройство - соленоид, внутри
которого и создается СМП при прохождении через него импульсного тока.
Наиболее часто в качестве накопителя энергии применяется конденсаторная
батарея, что объясняется сравнительной простотой ее приспособления к
условиям проведения экспериментов, а также высокой эффективностью
преобразования (80-95%) запасенной в батарее электрической энергии в
энергию магнитного поля. При больших длительностях импульса поля (более
0,1 с) с конденсаторной батареей начинают конкурировать электрические
роторные машины и сверхпроводящие индуктивные накопители.
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 80 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed