Câmpuri magnetice pulsate foarte puternice

Acum aproximativ un an, am efectuat câteva zeci de experimente cu magneți.
Dacă te uiți la un manual de fizică, atunci există extrem de puține informații vizuale despre câmpul magnetic. Se oferă experiență standard cu rumeguș, ceea ce implică structura câmpului magnetic. Dar puțină cercetare asupra magneților dezvăluie mult mai multe proprietăți ale acestui domeniu. Unele dintre ele sunt descrise în experimentele descrise mai jos.

Pentru experimente pe site-ul http://magnetix.com.ua/ au fost achiziționate:
1. Film special FD75 - detector de camp magnetic. Esența filmului este că conține particule de nichel într-un mediu asemănător jeleului, sunt micromagneți și se desfășoară sub acțiunea unui câmp magnetic extern, modificând astfel transparența filmului. În locurile în care filmul se întunecă, liniile de câmp sunt perpendiculare pe film, unde se luminează - liniile de câmp sunt paralele cu filmul, semiton - poziția amorfă a microparticulelor sau sunt la un anumit unghi.

2. Un set de magneți axiali cu lungimea de 3 cm și diametrul de 1 cm dintr-un aliaj de neodim-fier-bor (NdFeB), clasa N42. Forța de atracție este de aproximativ 3,5 kg conform producătorului.
3. Un set de 36 de magneți cu axe mici 4 * 24mm cu bile de oțel, aproximativ 7mm în diametru. Au fost folosite în majoritatea fotografiilor.


Experiment de atracție.

Esența experimentului este următoarea - luarea unei particule mici dintr-un material magnetizabil și trasarea liniilor de incidență a acestei particule pe magnet, precum și determinarea zonei de atracție. Magnetul este atașat pe o foaie de hârtie netedă. Un șurub cu o dimensiune de aproximativ 2 mm a fost luat ca particule.
Rezultatul experimentului este următorul:


În plus, pentru a evalua comportamentul șurubului în zona de mijloc a magnetului, a fost filmat un videoclip special pentru a vedea mișcarea cadru cu cadru.

Liniile marchează traiectoria unui mic șurub care cade pe magnet.
Evident, liniile de câmp magnetic din manuale nu au nimic de-a face cu desenul de mai sus, arătând direcția de interacțiune dintre doi magneți fiși.

Obiectul tinde întotdeauna spre unul dintre polii magnetului. Mai mult, distanța de atracție este mai mult ca un cerc desenat cu o rază de două puncte = poli. Distanța crește ușor pe axa magnetului. În zona dintre poli se aplică regula de atracție a ambilor poli. Prin urmare, obiectul se deplasează mai întâi la mijlocul magnetului, apoi își schimbă brusc traiectoria și tinde spre pol, care este supratras.
La sfârșit - un videoclip încetinit de 16 ori - căzând în centru. Ultima mișcare de la centrul magnetului la pol este de 1 cadru sau chiar mai puțin, adică. mai puțin de 1/25 de secundă. Dacă vorbim despre legile mecanicii, atunci o astfel de oprire, smucitură și întoarcere este pur și simplu uimitoare.

De fapt, direcția clasică a liniilor câmpului magnetic poate fi explicată folosind 2 forțe care acționează asupra acului magnetic de la polii magnetului în regim de aspirație. Polul nord actioneaza asupra polului sudic al sagetii, polul sud asupra nordului, iar efectul opus este exercitat de campul magnetic al sagetii asupra magnetului. Când forțele de la ambii poli sunt egale, linia câmpului este paralelă cu axa magnetului. Când nu este egală - săgeata este în unghi sau îndreptată spre cel mai apropiat pol.

În urma experimentului, a devenit clar că liniile clasice ale câmpului magnetic desenează „unele iluzii” mai degrabă decât un câmp magnetic. Acesta nu este nici măcar un vector al forței, deoarece cu ajutorul lor este imposibil de explicat de ce particula din videoclip zboară perpendicular pe liniile câmpului magnetic și nu paralel cu acestea.

Studiul câmpului folosind un film sensibil magnetic.

Câmpul clasic al unui magnet.






La poli, liniile merg perpendicular pe film, în mijlocul magnetului - paralel. Ca și clasicii. Lățimea câmpului este de aproximativ 3 cm pentru un magnet 30 * 10. Trebuie să spun imediat că în fotografii există defecte pe film de la urmele de aderență ascuțită a doi magneți și de lovituri prin film. Le poți ignora.

Câmpul a doi magneți cuplați.






Din fotografie se poate observa că câmpul a doi magneți cuplați nu este deloc egal cu câmpul unui magnet mai lung. În mijlocul dintre magneți, liniile câmpului magnetic se sting, adică. linii polul Nord un magnet nu intră direct în linia polului sudic a celuilalt magnet. Există o anumită cocoașă a câmpului între poli. În plus, uneori filmul arată unele artefacte de-a lungul axei magnetului (ca în fotografie, de exemplu), dar nu este întotdeauna cazul, poate fi doar un defect al filmului. Deși un singur magnet nu arată niciodată astfel de artefacte.
De fapt, un astfel de magnet are trei zone de atracție. Două la margini și una la mijloc. Drept urmare, un alt magnet atașat perpendicular găsește un punct stabil în mijloc, deși cu un magnet întreg nu va fi niciodată posibil să atașați un magnet în acest fel - cu siguranță va fi atras de unul dintre poli.

În plus, câmpul a doi sau mai mulți magneți cuplați este vizibil mai slab decât câmpul unui singur magnet. Acest lucru poate fi văzut, de exemplu, în această fotografie:
Zona de atracție din apropierea magnetului din mijloc este aproape zero, în timp ce crește vizibil în apropierea magneților exteriori și crește și mai mult lângă un singur magnet. Se pare că câmpurile magneților cuplati se protejează unul pe celălalt și poate pur și simplu acționează independent unul de celălalt, compensând în cele din urmă vectorul forță. Acest lucru, probabil, explică artefactele câmpului magnetic de cuplare.

Câmp de magnet și bilă de oțel.






Câmpul este în general asemănător cu câmpul unui magnet clasic, doar în apropierea mingii pare să se umfle puțin, deplasând liniile spre minge.

Câmpul a doi magneți și a unei bile.











Fotografia arată prezența a patru poli de atracție. La marginile cârligului și în zona de ambele părți ale mingii. Mai mult decât atât, stâlpii mingii sunt, parcă, comprimați. Liniile magnetice din jurul mingii sunt destul de paralele cu filmul. Dacă o minge este atașată la o astfel de legătură lângă bila legată, atunci ea va fi atrasă de unul dintre cei mai apropiați doi poli, mult mai aproape și câmp mai puternic. Din care putem spune că mingea, parcă, acționează ca un magnet independent, deși câmpul său este indus.

Un astfel de cârlig este, de asemenea, bun, deoarece dacă magneții nu ating suprafața și toată forța de frecare este doar asupra mingii, atunci o astfel de combinație începe să funcționeze ca un ac de busolă, întorcându-se în funcție de câmpul magnetic extern al Pământului.

Câmpul a doi magneți direcționați opus și a unei bile.

Și aici așteptăm prima surpriză. Și ajunge la concluzia că micii magneți ai contrasemnului sunt ușor atrași prin minge.










Fotografia arată o umflătură mare la nivelul mingii. Întregul sistem are doar trei poli. Liniile de câmp ale mingii sunt perpendiculare pe film, ceea ce este, în general, normal pentru doi magneți de respingere. Dar dacă te uiți la zona de atracție a șurubului cârligului rezultat, poți vedea că mingea se comportă ca un stâlp cu drepturi depline și cu întreaga sa suprafață. Zona de atracție din apropierea mingii este puțin mai mare decât spre marginile magneților, ceea ce se explică cu ușurință prin adăugarea parțială a câmpurilor magneților de respingere (un câmp de același semn).

În același timp, nu se poate spune că al doilea magnet este întotdeauna atras de minge de același pol. În realitate, aceasta este o zonă foarte îngustă - se observă atracția în apropierea 1-3 mm de minge, în funcție de ce parte să aducă magnetul. Urmează zona de repulsie, iar repulsia de-a lungul axei magnetului este puțin mai slabă decât în ​​lateral.
(Notă, vezi mai departe despre experimentele de repulsie a magnetului)

La o minge pot fi atașați maximum 4 magneți respingatori. În acest caz, zona de atracție crește cu un factor de 1,5-2 pe axa centrală de respingere a magneților unul față de celălalt.

Pentru magneți mai puternici, atracția lângă minge nu are loc deloc - ei continuă să se respingă la orice distanță. În special, pentru un magnet mare 10 * 30, puteți proteja o parte a câmpului și puteți face ca magnetul mic să atragă numai dacă puneți 3 bile de oțel în același timp.





În același timp, fotografia arată că câmpul de umflare este, parcă, extins de-a lungul bilelor.

Dacă magneții se află liber la limita respingerii dintre ei, atunci există o „umflare a câmpului” slabă între ei, dar dacă sunt ținuți cu forța în zona de repulsie puternică, atunci imaginea capătă din nou o formă tripolară.






Câmpul a doi magneți anti-cuplați.






Sunt vizibile 4 poli și un câmp ușor curbat de-a lungul axei ambilor. Această curbură se vede cel mai bine pe un cub de 36 de magneți: aceștia se aliniază într-un model de șah.


Cuplarea a 2 sau mai mulți magneți se caracterizează prin faptul că își închide aproape complet întregul câmp magnetic pe sine. Câmpul magnetic din apropierea polilor este încă mic, în timp ce câmpul din apropierea pereților laterali este aproape complet absent.

Dacă filmul este ușor ridicat deasupra magneților, la o distanță de 5-7 mm, atunci este clar că câmpul se extinde, așa cum ar fi, adică. diverge spre laturi, în timp ce puterea și perpendicularitatea câmpului slăbesc, ceea ce este în deplin acord cu modelul clasic al liniilor de câmp magnetic.











Câmp magnetic de pe hard disk.

Pe hard disk-urile vechi, puteți elimina magneți destul de puternici:





Particularitatea unui astfel de magnet este că este de fapt o cuplare a doi magneți SN + NS. Mai mult, axa de magnetizare a fiecărei jumătăți este direcționată către observatorul fotografiei. Acestea. perpendicular pe grosimea magnetului. Datorită faptului că aproape nu există fețe laterale și astfel de magneți (este aproape plat, grosimea magnetului este de numai 1,5 mm), se poate observa că liniile câmpului magnetic perpendicular pe film se extind dincolo de marginile acestuia. , ceea ce nu este cazul magneților rotunzi alungiți.

Experimente cu repulsie și screening-ul câmpului.

După cum a arătat practica, sa dovedit a fi mult mai dificil să investighezi și să măsori interacțiunea a doi magneți decât să lucrezi cu roți magnetizabile, care se comportă destul de clar. Aici avem de-a face cu două componente active, fiecare dintre ele încearcă să se influențeze reciproc. Ambiguitatea constă în faptul că aceeași măsurătoare poate arăta rezultate diferite. Acestea. magneții în interacțiunea lor încep să se respingă, de exemplu, la distanțe diferite. Și motivul pentru aceasta constă în doi factori. Primul factor este unghiul de interacțiune al magneților. Al doilea factor este într-un fel legat de viteza și direcția mișcării magnetului unul către celălalt.
Din acest motiv, testul anterior cu doi magneți și o minge a arătat rezultate diferite (acolo se părea că bila părea să protejeze câmpul magnetului). De fapt, parcă nu s-ar întâmpla.
Pentru a determina fără echivoc faptul respingerii, s-a decis ca al doilea magnet să fie poziționat față de primul în direcția respingerii lor reciproce, și nu în direcția polului altui magnet. După cum puteți vedea din fotografie, acesta nu este absolut același lucru.

Zona de respingere a magneților este o anumită rază, sau o curbă apropiată de ea de la pol, în timp ce liniuțele marchează schimbarea unghiului de repulsie. Unghiul își schimbă foarte repede orientarea și în cele din urmă se învârte cu 180 de grade, după care urmează doar atracția, sau deja respingerea de către un pol cu ​​o polaritate diferită unul de celălalt. În orice alt unghi, magneții încep să interacționeze mult mai devreme. Aceasta constă, în primul rând, în faptul că magnetul începe să se întoarcă, deoarece asupra lui acţionează două forţe. Unul este forța de repulsie, al doilea este forța de atracție către celălalt pol. Acestea. există două forțe care se adună pentru a face o întoarcere, iar această zonă este mult mai extinsă decât o respingere directă. Mai mult, uneori inversarea are loc fără consecințe și uneori duce la o atracție puternică din zona care este mai departe de limita respingerii. Din nou, inversarea în sine poate muta parțial magnetul mai aproape. După instalarea mingii, zona de repulsie a fost verificată folosind aceeași metodă (marcată cu cruci). S-a dovedit că totul s-a schimbat de diametrul mingii, de fapt. Acestea. în ciuda apariției unui element care introduce atracție în apropierea sa, zona de repulsie în sine nu s-a schimbat prea mult. Apropo, zona de inversare a fost determinată de regula paralelismului axelor magneților. Pentru că dintr-un unghi diferit, puteți obține o imagine complet diferită.

Imaginea se schimbă fundamental dacă puneți un ecran magnetizabil foarte mare, în comparație cu dimensiunea și puterea magnetului. Ecranul este podeaua unui tub cu un diametru de 16 mm, o lungime de aproximativ 5 cm și o grosime de 1 mm realizat dintr-un fel de oțel.
Zona de repulsie chiar dispare cu totul. Este înlocuit de o zonă mare de atracție, iar puțin mai departe = o zonă mare de inversare, după care magnetul tinde să fie atras de ecran. Zona de atracție funcționează și pe cealaltă parte a ecranului, lângă magnet. Dar dacă mergi mai departe decât magnetul, atunci repulsia obișnuită acționează acolo și ecranul pe de o parte nu are de fapt niciun efect asupra acestui lucru, schimbând doar zona din apropierea ecranului în sine. Aceasta are ca rezultat o distribuție asimetrică a câmpului magnetic cu un vârf mare de atracție pe ambele părți ale plăcii.


Pagina 1


Crearea unui câmp magnetic în jurul bobinei are loc datorită energiei alternatorului - Când curentul crește, câmpul magnetic crește, în timp ce energia este preluată de la generator. Când curentul scade, câmpul returnează energia acumulată în el înapoi în circuitul electric. În general, în perioada de curent alternativ, consumul de energie într-un circuit cu inductanță nu are loc. Se mai numește și putere reactivă, oscilând între generator și inductanță.

Crearea unui câmp magnetic în motoare se numește excitație.

Crearea unui câmp magnetic paralel axial cu arcurile le împiedică să se conecteze, ceea ce menține arcul difuz. Curentul de la conductorul de curent central 5 se întinde pe patru spițe conductoare 6 dispuse radial, care se termină la periferie cu conductori în formă de inel, dar fiecare limitat de doar un sfert de cerc. În general, aceasta creează o rotație, care curge în jurul curentului de declanșare. Extremitățile acestor arce inelare sunt conectate direct la electrodul 7, pe care are loc procesul de inițiere și stingere a arcului. Suprafețele în contact direct ale electrozilor 7, 8 au fante radiale care împiedică fuziunea arcurilor.

Pentru a crea un câmp magnetic în mașinile de curent alternativ, este necesară puterea reactivă. Curenții activi și reactivi curg în înfășurările unei mașini de curent alternativ. Curenții reactivi creează un câmp magnetic rotativ, iar componentele active ale curenților determină puterea activă a mașinii. Puterea reactivă în stare constantă poate fi furnizată atât din partea statorului, cât și din partea rotorului sau din ambele părți ale mașinii în același timp. Direcțiile fluxurilor de energie activă și reactivă, indiferent de modul de funcționare al mașinii electrice, pot coincide sau pot fi opuse. Aceasta înseamnă că puterea activă poate veni din partea statorului, iar puterea reactivă din partea rotorului și invers.

Pentru a crea un câmp magnetic specificat în mărime și direcție, se folosesc inele Helmholtz, constând din două înfășurări circulare de contur cu o rază de 185 mm, situate paralele între ele la distanță, egală cu raza inele.

Calcul grafic de exemplu 5 - 4.

Magneții permanenți sunt adesea folosiți pentru a crea un câmp magnetic în instrumentele și aparatele electrice de măsură.

Pentru a crea un câmp magnetic, se aplică un curent dinți de ferăstrău bobinelor de deviere; în acest caz, câmpul magnetic se modifică conform unei legi liniare.

Pentru a crea un câmp magnetic, este posibil să folosiți electromagneți atât de curent continuu, cât și de curent alternativ. Pentru tratarea magnetică a apei utilizate pentru răcirea condensatoarelor se folosesc dispozitive cu magneți DC.

Proiectarea sistemului magnetic al magnetronului.

Electromagneții și magneții permanenți sunt utilizați pentru a crea un câmp magnetic.

Pentru a crea un câmp magnetic în canalul generatorului MHD, se folosesc sisteme magnetice speciale, care ar trebui să furnizeze valorile necesare ale mărimii și configurației câmpului magnetic la valori minime de energie, dimensiune și masă. Această problemă poate fi rezolvată doar prin sisteme magnetice supraconductoare.

Magneții permanenți sunt adesea folosiți pentru a crea un câmp magnetic în unele instrumente și aparate electrice de măsură.

Pentru a crea un câmp magnetic, se folosesc de obicei magneți permanenți, dar în magnetroni și electromagneți puternici. Inducția câmpului este 0 1 - 0 5 T și mari valori de obicei corespund magnetronilor cu lungime de undă mai scurtă și magnetronilor pulsați.

Încă ne amintim despre câmpul magnetic de la școală, tocmai asta este, „apare” în amintirile nu tuturor. Să reîmprospătăm prin ce am trecut și poate să vă spunem ceva nou, util și interesant.

Determinarea câmpului magnetic

Un câmp magnetic este un câmp de forță care acționează asupra obiectelor în mișcare. sarcini electrice(particule). Datorită acestui câmp de forță, obiectele sunt atrase unele de altele. Există două tipuri de câmpuri magnetice:

  1. Gravitațional - se formează exclusiv lângă particulele elementare și viruetsya în puterea sa pe baza caracteristicilor și structurii acestor particule.
  2. Dinamic, produs în obiecte cu sarcini electrice în mișcare (transmițătoare de curent, substanțe magnetizate).

Pentru prima dată, denumirea câmpului magnetic a fost introdusă de M. Faraday în 1845, deși semnificația lui era puțin eronată, deoarece se credea că atât efectele electrice, cât și magnetice și interacțiunea se bazează pe același câmp material. Mai târziu, în 1873, D. Maxwell a „prezentat” teoria cuantică, în care aceste concepte au început să fie separate, iar câmpul de forță derivat anterior a fost numit câmp electromagnetic.

Cum apare un câmp magnetic?

Câmpurile magnetice ale diferitelor obiecte nu sunt percepute de ochiul uman și doar senzorii speciali îl pot repara. Sursa apariției magnetice Câmp de forță la scară microscopică este mișcarea microparticulelor magnetizate (încărcate), care sunt:

  • ioni;
  • electroni;
  • protoni.

Mișcarea lor are loc datorită momentului magnetic de spin, care este prezent în fiecare microparticulă.


Câmp magnetic, unde poate fi găsit?

Oricât de ciudat ar suna, dar aproape toate obiectele din jurul nostru au propriul lor câmp magnetic. Deși în conceptul multora, doar o pietricică numită magnet are un câmp magnetic, care atrage obiectele de fier la sine. De fapt, forța de atracție este în toate obiectele, ea se manifestă doar într-o valență mai mică.

De asemenea, trebuie clarificat faptul că câmpul de forță, numit magnetic, apare doar cu condiția ca sarcinile electrice sau corpurile să se miște.


Sarcinile imobile au un câmp de forță electric (poate fi prezent și în sarcinile în mișcare). Rezultă că sursele câmpului magnetic sunt:

  • magneți permanenți;
  • taxe mobile.

Ce sunt câmpurile magnetice superputernice?

În știință, diverse interacțiuni și domenii sunt folosite ca instrumente pentru înțelegerea naturii. În cursul unui experiment fizic, cercetătorul, acționând asupra obiectului de studiu, studiază răspunsul la acest efect. Analizând-o, ei fac o concluzie despre natura fenomenului. Cel mai instrument eficient influența este un câmp magnetic, deoarece magnetismul este o proprietate larg răspândită a substanțelor.

Puterea caracteristică a unui câmp magnetic este inducția magnetică. Mai jos este o descriere a celor mai comune metode de obținere a câmpurilor magnetice superputernice, de ex. câmpuri magnetice cu inducție peste 100 T (tesla).

Pentru comparație -

  • câmpul magnetic minim înregistrat cu ajutorul unui interferometru cuantic supraconductor (SQUID) este de 10 -13 T;
  • Câmpul magnetic al Pământului - 0,05 mT;
  • magneți pentru frigider suvenir - 0,05 Tl;
  • magneți alnico (aluminiu-nichel-cobalt) (AlNiCo) - 0,15 T;
  • magneți permanenți ferită (Fe 2 O 3) - 0,35 T;
  • magneți permanenți samariu-cobalt (SmCo) - 1,16 T;
  • cei mai puternici magneți permanenți de neodim (NdFeB) - 1,3 T;
  • electromagneții Marelui Colisionator de Hadroni - 8,3 T;
  • cel mai puternic câmp magnetic permanent (National Laboratory of High Magnetic Fields al Universității din Florida) - 36,2 T;
  • cel mai puternic câmp magnetic pulsat realizat fără distrugerea instalației (Laboratorul Național Los Alamos, 22 martie 2012) - 100,75 T.

În prezent, cercetări în domeniul creării de câmpuri magnetice superputernice se desfășoară în țările membre ale „Clubului Megagauss” și se discută la conferințe internaționale privind generarea câmpurilor magnetice megagauss și experimente aferente ( gauss- o unitate de măsură a inducției magnetice în sistemul CGS, 1 megagauss = 100 tesla).


Pentru a crea câmpuri magnetice de o asemenea putere, este necesară o putere foarte mare, prin urmare, în prezent, acestea pot fi obținute doar în modul pulsat, iar durata pulsului nu depășește zeci de microsecunde.

Descărcare pe un solenoid cu o singură tură

cu cel mai mult metoda simpla obținerea de câmpuri magnetice pulsate superputernice cu inducție magnetică în intervalul 100 ... 400 Tesla este descărcarea dispozitivelor capacitive de stocare a energiei pe solenoizi cu o singură tură ( solenoid- aceasta este o bobină cu un singur strat de formă cilindrică, ale cărei spire sunt înfășurate strâns, iar lungimea este mult mai mare decât diametrul).


Diametrul interior și lungimea bobinelor utilizate nu depășesc de obicei 1 cm.Inductanța lor este mică (câțiva nanohenri), prin urmare, pentru a genera câmpuri superputernice în ele, sunt necesari curenți de nivelul megaamperilor. Acestea sunt obținute folosind bănci de condensatoare de înaltă tensiune (10-40 kilovolți) cu auto-inductanță scăzută și energie stocată de la zeci la sute de kilojouli. În acest caz, timpul de creștere a inducției la valoarea maximă nu trebuie să depășească 2 microsecunde, altfel distrugerea solenoidului va avea loc înainte de a se atinge câmpul magnetic superputernic.


Deformarea și distrugerea solenoidului se explică prin faptul că, datorită creșterii puternice a curentului în solenoid, efectul de suprafață ("piele") joacă un rol semnificativ - curentul este concentrat într-un strat subțire de pe suprafața solenoid iar densitatea de curent poate atinge valori foarte mari. Consecința acestui lucru este apariția unei regiuni cu temperatură și presiune magnetică ridicate în materialul solenoidului. Deja la o inducție de 100 Tesla, stratul de suprafață al bobinei, chiar și din metale refractare, începe să se topească, iar presiunea magnetică depășește rezistența la tracțiune a majorității metalelor cunoscute. Odată cu o creștere suplimentară a câmpului, regiunea de topire se extinde adânc în conductor, iar evaporarea materialului începe la suprafața sa. Ca urmare, are loc o distrugere explozivă a materialului solenoidului („explozia stratului de piele”).

Dacă mărimea inducției magnetice depășește 400 Tesla, atunci un astfel de câmp magnetic are o densitate de energie comparabilă cu energia de legare a unui atom în solide și depășește cu mult densitatea de energie a explozivilor chimici. În zona de acțiune a unui astfel de câmp, de regulă, distrugerea completă a materialului bobinei are loc cu o viteză de expansiune a materialului bobinei de până la 1 km pe secundă.

Metoda de compresie a fluxului magnetic (cumul magnetic)

Pentru a obține câmpul magnetic maxim (până la 2800 T) în laborator, se utilizează metoda compresiei fluxului magnetic ( cumul magnetic).

În interiorul unei carcase cilindrice conducătoare ( căptușeală) cu raza r0 si sectiunea S0 un câmp magnetic de pornire axial este creat cu inducție B0și flux magnetic F = B 0 S 0Și. Apoi căptușeala este comprimată simetric și destul de rapid de forțele externe, în timp ce raza sa scade la rfși aria secțiunii transversale până la S f. În proporție cu aria secțiunii transversale, fluxul magnetic care pătrunde în căptușeală scade și el. Modificarea fluxului magnetic în conformitate cu legea inducției electromagnetice determină apariția unui curent indus în căptușeală, care creează un câmp magnetic care tinde să compenseze scăderea fluxului magnetic. În acest caz, inducția magnetică crește în funcție de valoare B f =B 0 *λ*S 0 /S f, unde λ este factorul de conservare a fluxului magnetic.


Metoda cumulării magnetice este implementată în dispozitivele numite generatoare magnetocumulative (magnetice explozive).. Comprimarea căptușelii se realizează prin presiunea produselor de explozie ai explozivilor chimici. Sursa de curent pentru crearea câmpului magnetic inițial este o bancă de condensatoare. Andrei Saharov (URSS) și Clarence Fowler (SUA) au fost fondatorii cercetării în domeniul creării generatoarelor magnetocumulative.


Într-unul dintre experimentele din 1964, s-a înregistrat un câmp record de 2500 T într-o cavitate cu diametrul de 4 mm folosind un generator magnetocumulativ MK-1. Cu toate acestea, instabilitatea cumulării magnetice a fost motivul naturii ireproductibile a generării explozive de câmpuri magnetice superputernice. Stabilizarea procesului de cumul magnetic este posibilă prin comprimarea fluxului magnetic printr-un sistem de învelișuri coaxiale conectate în serie. Astfel de dispozitive sunt numite generatoare în cascadă de câmpuri magnetice superputernice. Principalul lor avantaj constă în faptul că oferă o funcționare stabilă și o reproductibilitate ridicată a câmpurilor magnetice foarte puternice. Designul în mai multe etape al generatorului MK-1, folosind 140 kg de exploziv, oferind o viteză de compresie a căptușelii de până la 6 km/s, a făcut posibilă obținerea în 1998 la Centrul nuclear federal rus un câmp magnetic record mondial. de 2800 tesla într-un volum de 2 cm 3. Densitatea de energie a unui astfel de câmp magnetic este de peste 100 de ori densitatea de energie a celor mai puternici explozivi chimici.


Aplicarea câmpurilor magnetice superputernice

Utilizarea câmpurilor magnetice puternice în cercetarea fizică a început cu lucrările fizicianului sovietic Pyotr Leonidovich Kapitsa la sfârșitul anilor 1920. Câmpurile magnetice superputernice sunt utilizate în studiile fenomenelor galvanomagnetice, termomagnetice, optice, magneto-optice, rezonante.

Acestea se aplică în special:





 

Ar putea fi util să citiți: