Magnet superkonduktor

Magnet superconducting adalah elektromagnet yang penggulungan mempunyai sifat superkonduktor. Seperti mana-mana elektromagnet, medan magnet dijana di sini dengan arus terus mengalir menerusi dawai penggulungan. Tetapi sejak lulus semasa dalam kes ini tidak melalui konduktor tembaga biasa, tetapi melalui superkonduktor, kerugian aktif dalam peranti sedemikian akan sangat kecil.

Sebagai superkonduktor untuk magnet jenis ini, superkonduktor jenis kedua hampir selalu bertindak, iaitu, di mana pergantungan induksi magnet pada kekuatan medan magnet membujur adalah tidak linear.

Agar magnet superkonduktor mula menunjukkan ciri-cirinya, keadaan biasa tidak mencukupi - ia mesti dibawa ke suhu yang rendah, yang pada asasnya boleh dicapai dalam pelbagai cara. Cara yang klasik adalah ini: peranti diletakkan di dalam kapal Dewar dengan helium cair, dan kapal Dewar dengan helium cair sendiri diletakkan di dalam kapal Dewar yang lain, dengan nitrogen cecair, supaya helium cair menguap serendah mungkin.

Sebagai contoh sebenar magnet superkonduktor yang kuat, kita boleh menggunakan Magnet Besar Hadron Collider (LHC), di mana, menggunakan yang paling kuat medan magnet adalah perlu untuk memegang proton tenaga tinggi yang terbang pada kelajuan yang luar biasa pada trajektori tertentu di dalam terowong bawah tanah yang dilanjutkan.

1232 elektromagnet besar, masing-masing seberat 30 tan, dan mempunyai panjang 15 meter, dipasang di terowong LHC satu demi satu. Rasuk proton diluluskan melalui tiub nipis di sini, dan tiub-tiub ini hanya masuk di dalam magnet dipole, magnitud induksi yang dikawal selia dalam jarak antara 0.54 hingga 8.3 T.

Ciri-ciri magnet superkonduktor pada LHC dicapai dengan menggunakan kawat superconducting khas: setiap magnet dipole mengandungi lengan gegelung superconducting individu dengan kabel niobium-titanium, dan kabel itu sendiri terdiri daripada wayar nipis dengan diameter 6 mikron.

Intinya adalah bahawa niobium-titanium adalah superkonduktor suhu rendah, jadi suhu yang diperlukan untuk mengekalkan superkonduktiviti nominal dari belitan sedemikian hanya di sini 1.9 K (lebih rendah daripada suhu radiasi latar belakang gelombang mikro di luar angkasa).

Sistem penyejukan magnet LHC berfungsi terima kasih kepada helium cair, yang sentiasa bergerak. 97 ton helium cecair terletak di dalam cengkerang khas, di mana superfluiditi penyejuk ini dicapai di bawah tekanan tertentu.

Penyejukan langsung helium cair berlaku di bawah pengaruh 10,000 ton nitrogen cair. Proses penyejukan dijalankan dalam dua peringkat: pembeku jenis konvensional pertama menyejukkan helium kepada 4.5K, dan kemudian ia disejukkan lagi, tetapi sudah di bawah tekanan yang dikurangkan. Semua tindakan ini mengambil masa kira-kira satu bulan.

Apabila syarat-syarat yang berkaitan dengan suhu dipastikan, giliran arus yang besar ditetapkan. Di LHC, arus bekalan magnet mencapai 12,000 ampere. Pada masa yang sama, kuasa dimakan, setanding dengan yang menyumbang bekalan kuasa seluruh kota Geneva. Tenaga elektrik setiap magnet superkonduktor adalah lebih kurang 10 MJ.

Magnet superkonduktor juga digunakan dalam tomografi dan spektrometer NMR, dalam keretapi kusyen magnet, dalam reaktor termonuklear, dan dalam banyak eksperimen eksperimen lain, sebagai contoh dikaitkan dengan levitation.

Satu fakta yang menarik: medan diamagnet yang lemah praktikal tidak mempunyai kesan ketara pada diamagnetik, tetapi apabila ia datang kepada medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh magnet superkonduktor, gambar di sini berubah dengan ketara.Karbon memasuki objek organik dan organisma hidup adalah diamagnet, jadi katak yang hidup boleh melambung dalam medan magnet dengan induksi 16 T.