Super močna impulzna magnetna polja

Pred približno letom dni sem izvedel več deset poskusov z magneti.
Če pogledate učbenik fizike, je tam izjemno malo vizualnih informacij o magnetnem polju. Podane so standardne izkušnje z žagovino, kar implicira strukturo magnetnega polja. Toda majhna raziskava o magnetih razkrije veliko več lastnosti tega polja. Nekateri izmed njih so opisani v spodaj opisanih poskusih.

Za poskuse na spletnem mestu http://magnetix.com.ua/ so bili kupljeni:
1. Posebna folija FD75 - detektor magnetnega polja. Bistvo filma je, da vsebuje delce niklja v žele podobnem mediju, ki so mikro magneti in se pod delovanjem zunanjega magnetnega polja odvijajo in s tem spremenijo prosojnost filma. Na mestih, kjer film potemni, so poljske črte pravokotne na film, kjer se posvetlijo - poljske črte so vzporedne s filmom, poltonsko - amorfna lega mikrodelcev ali pa so pod določenim kotom.

2. Komplet aksialnih magnetov dolžine 3 cm in premera 1 cm iz zlitine neodim-železo-bor (NdFeB), razred N42. Privlačna sila je po podatkih proizvajalca približno 3,5 kg.
3. Komplet 36 majhnih osnih magnetov 4 * 24 mm z jeklenimi kroglicami, premera približno 7 mm. Uporabljeni so bili na večini fotografij.

Eksperiment privlačnosti.

Bistvo poskusa je naslednje - vzeti majhen delec magnetizirajočega materiala in narisati vpadne črte tega delca na magnet ter določiti območje privlačnosti. Magnet je pritrjen na list gladkega papirja. Kot delec smo vzeli vijak velikosti približno 2 mm.
Rezultat poskusa je naslednji:

Poleg tega je bil za ovrednotenje obnašanja vijaka v srednjem območju magneta posebej posnet videoposnetek, da bi videli gibanje okvir za okvirjem.

Črte označujejo trajektorije majhnega vijaka, ki pade na magnet.
Očitno magnetne silnice iz učbenikov nimajo nobene zveze z zgornjo risbo, ki prikazuje smer interakcije med dvema fiksnima magnetoma.

Predmet vedno teži k enemu od polov magneta. Poleg tega je razdalja privlačnosti bolj podobna krogu, narisanemu s polmerom dveh točk = polov. Razdalja se nekoliko poveča na osi magneta. V območju med poloma velja pravilo privlačnosti obeh polov. Zato se predmet najprej premakne na sredino magneta, nato pa nenadoma spremeni svojo trajektorijo in teži k polu, ki je prekoračen.
Na koncu - videoposnetek upočasnjen za 16-krat - pade v sredino. Zadnji premik od središča magneta do pola je 1 okvir ali celo manj, tj. manj kot 1/25 sekunde. Če govorimo o zakonih mehanike, potem je takšen postanek, sunek in zavoj preprosto neverjeten.

Pravzaprav je klasično smer magnetnih silnic mogoče razložiti z uporabo 2 sil, ki delujeta na magnetno iglo s polov magneta v načinu sesanja. Severni pol deluje na južni pol puščice, južni pol na severnega, nasprotni učinek pa ima magnetno polje puščice na magnet. Ko sta sili z obeh polov enaki, je silnica vzporedna z osjo magneta. Kadar ni enako - je puščica pod kotom ali usmerjena proti najbližjemu polu.

Iz poskusa je postalo jasno, da klasične linije magnetnega polja rišejo »neke iluzije« in ne magnetno polje. To niti ni vektor sile, saj je z njihovo pomočjo nemogoče pojasniti, zakaj delec na posnetku leti pravokotno na premice magnetnega polja, in ne vzporedno z njimi.

Študija polja z uporabo magnetno občutljivega filma.

Klasično polje magneta.

Na polih potekajo črte pravokotno na film, na sredini magneta - vzporedno. Kot klasike. Širina polja je približno 3 cm za magnet 30 * 10. Takoj moram reči, da so na fotografijah na filmu napake zaradi sledi ostrega oprijema dveh magnetov in pihanja skozi film. Lahko jih ignoriraš.

Polje dveh sklopljenih magnetov.

Iz fotografije je razvidno, da polje dveh sklopljenih magnetov sploh ni enako polju enega daljšega magneta. V sredini med magneti se magnetne silnice ugasnejo, tj. vrstice Severni pol en magnet ne gre naravnost v linijo južnega pola drugega magneta. Med poli je določena grbina polja. Poleg tega včasih film prikazuje nekaj artefaktov vzdolž osi magneta (kot na primer na fotografiji), vendar to ni vedno tako, lahko je le napaka v filmu. Čeprav en sam magnet nikoli ne pokaže takšnih artefaktov.
Pravzaprav ima tak magnet tri cone privlačnosti. Dva na robovih in eden na sredini. Posledično drug pravokotno pritrjen magnet najde stabilno točko na sredini, čeprav s celim magnetom nikoli ne bo mogoče pritrditi magneta na ta način - zagotovo ga bo pritegnil eden od polov.

Poleg tega je polje dveh ali več sklopljenih magnetov opazno šibkejše od polja enega samega magneta. To je na primer vidno na tej fotografiji:
Območje privlačnosti v bližini srednjega magneta je skoraj nič, medtem ko se v bližini zunanjih magnetov opazno poveča, v bližini posameznega magneta pa še bolj. Izkazalo se je, da polja sklopljenih magnetov ščitijo drug drugega in morda preprosto delujejo neodvisno drug od drugega ter sčasoma kompenzirajo vektor sile. To morda pojasnjuje artefakte sklopitvenega magnetnega polja.

Polje magneta in jeklene kroglice.

Polje je na splošno podobno polju klasičnega magneta, le v bližini krogle se zdi, da nekoliko nabrekne in premika črte proti krogli.

Polje dveh magnetov in kroglice.

Fotografija prikazuje prisotnost štirih polov privlačnosti. Na robovih kljuke in v območju na obeh straneh žoge. Poleg tega so poli krogle tako rekoč stisnjeni. Magnetne črte okoli krogle so precej vzporedne s filmom. Če je krogla pritrjena na tak člen blizu povezane krogle, jo bo pritegnil eden od dveh najbližjih polov, veliko bližje in močnejše polje. Iz tega lahko rečemo, da krogla tako rekoč deluje kot neodvisen magnet, čeprav je njeno polje inducirano.

Takšen priklop je dober tudi zato, ker če se magneti ne dotikajo površine in je vsa sila trenja samo na krogli, potem takšna kombinacija začne delovati kot igla kompasa, ki se obrača glede na zunanje magnetno polje Zemlje.

Polje dveh nasprotno usmerjenih magnetov in kroglice.

In tukaj nas čaka prvo presenečenje. In sklepa, da se majhni magneti protiznaka zlahka pritegnejo skozi kroglo.

Na fotografiji je vidna velika oteklina v višini žogice. Celoten sistem ima samo tri pole. Polne črte krogle so pravokotne na film, kar je na splošno normalno za dva odbijajoča se magneta. Ampak, če pogledate območje privlačnosti vijaka nastalega vlečnega dela, lahko vidite, da se krogla obnaša kot polnopravni drog in s celotno površino. Območje privlačnosti v bližini žoge je nekoliko večje kot proti robom magnetov, kar je enostavno pojasniti z delnim seštevanjem polj odbijajočih se magnetov (polja istega predznaka).

Hkrati pa ni mogoče reči, da drugi magnet vedno privlači kroglo z istim polom. V resnici je to zelo ozko območje - privlačnost opazimo v bližini 1-3 mm od krogle, odvisno od katere strani prinesemo magnet. Sledi odbojna cona, pri čemer je odboj vzdolž osi magneta nekoliko šibkejši kot ob strani.
(Opomba, glejte več o poskusih z odbijanjem magnetov)

Na eno kroglico lahko pritrdite največ 4 odbojne magnete. V tem primeru se območje privlačnosti poveča za faktor 1,5-2 na osrednji osi odbijanja magnetov drug od drugega.

Pri močnejših magnetih se privlačnost v bližini žoge sploh ne pojavi - še naprej se odbijajo na kateri koli razdalji. Zlasti pri velikem magnetu 10 * 30 lahko del polja zaščitite in poskrbite, da bo majhen magnet pritegnil le, če postavite 3 jeklene kroglice hkrati.

Hkrati je na fotografiji razvidno, da je polje nabrekanja tako rekoč razširjeno vzdolž kroglic.

Če magneti prosto ležijo na meji odboja med seboj, potem med njimi obstaja šibko "poljsko otekanje", če pa se prisilno zadržijo v območju močnega odboja, potem slika spet prevzame tripolno obliko.

Polje dveh protisklopljenih magnetov.

Vidni so 4 poli in rahlo ukrivljeno polje vzdolž osi obeh. Ta ukrivljenost je najbolje vidna na kocki 36 magnetov: postavljeni so v šahovnici.

Za sklopitev 2 ali več magnetov je značilno, da skoraj popolnoma zapre svoje celotno magnetno polje vase. Magnetno polje v bližini polov je še vedno majhno, medtem ko je polje ob stranskih stenah skoraj popolnoma odsotno.

Če je film nekoliko dvignjen nad magneti, na razdalji 5-7 mm, potem je jasno, da se polje tako rekoč širi, tj. razhajajo vstran, medtem ko jakost in pravokotnost polja oslabi, kar se popolnoma ujema s klasičnim modelom magnetnih silnic.

Magnetno polje iz trdega diska.

V starih trdih diskih lahko odstranite precej močne magnete:

Posebnost takšnega magneta je, da gre dejansko za sklopitev dveh SN + NS magnetov. Poleg tega je os magnetizacije vsake polovice usmerjena proti opazovalcu fotografije. Tisti. pravokotno na debelino magneta. Ker stranskih ploskev in takšnih magnetov skoraj ni (je skoraj ravno, debelina magneta je le 1,5 mm), je razvidno, da črte magnetnega polja, pravokotne na film, segajo čez njegove robove , kar pa ne velja za podolgovate okrogle magnete.

Poskusi z odbojem in zaslonom polja.

Kot je pokazala praksa, se je izkazalo, da je veliko težje raziskati in izmeriti interakcijo dveh magnetov kot delati z magnetizirajočimi zobniki, ki se obnašajo povsem nedvoumno. Tukaj imamo opravka z dvema aktivnima komponentama, ki poskušata vplivati druga na drugo. Dvoumnost je v tem, da lahko ista meritev pokaže različne rezultate. Tisti. magneti v svoji interakciji začnejo odbijati, na primer, na različnih razdaljah. In razlog za to se skriva v dveh dejavnikih. Prvi dejavnik je medsebojni kot magnetov. Drugi dejavnik je na nek način povezan s hitrostjo in smerjo gibanja magneta drug proti drugemu.
Prav zaradi tega je prejšnji test z dvema magnetoma in kroglo pokazal drugačne rezultate (tam se je zdelo, da krogla ščiti polje magneta). Pravzaprav je tako, kot da se ne dogaja.
Da bi nedvoumno ugotovili dejstvo odbijanja, je bilo odločeno, da mora biti drugi magnet nameščen na prvega v smeri njunega medsebojnega odbijanja in ne v smeri pola drugega magneta. Kot je razvidno iz fotografije, to nikakor ni isto.

Odbojno območje magnetov je določen polmer ali krivulja blizu njega od pola, medtem ko črtice označujejo spremembo odbojnega kota. Kot zelo hitro spremeni orientacijo in se na koncu obrne za 180 stopinj, nato pa sledi samo še privlačnost ali pa že odbijanje s poloma drugačne polarnosti drug od drugega. Pod katerim koli drugim kotom začnejo magneti delovati veliko prej. To je najprej v tem, da se magnet začne obračati, ker nanj delujeta dve sili. Ena je sila odboja, druga je sila privlačnosti na drugi pol. Tisti. obstajata dve sili, ki se seštejeta, da naredita obrat, in to območje je veliko obsežnejše od neposrednega odboja. Poleg tega se včasih preobrat zgodi brez posledic, včasih pa vodi do močne privlačnosti iz območja, ki je dlje od meje odbijanja. Spet lahko samo obračanje magnet delno premakne bližje. Po namestitvi žoge je bilo po enaki metodi preverjeno odbojno območje (označeno s križci). Izkazalo se je, da se je pravzaprav vse samo premaknilo za premer krogle. Tisti. kljub pojavu elementa, ki v svojo bližino vnaša privlačnost, se sama cona odbijanja ni bistveno spremenila. Mimogrede, območje obračanja je bilo določeno s pravilom vzporednosti osi magnetov. Kajti pod drugim kotom lahko dobite popolnoma drugačno sliko.

Slika se bistveno spremeni, če postavite zelo velik zaslon, ki ga je mogoče namagnetiti, v primerjavi z velikostjo in močjo magneta. Zaslon je dno cevi s premerom 16 mm, dolžine približno 5 cm in debeline 1 mm iz neke vrste jekla.
Območje odbijanja dejansko popolnoma izgine. Nadomesti ga velika cona privlačnosti in malo dlje = velika cona obračanja, po kateri magnet teži k temu, da ga pritegne zaslon. Območje privlačnosti deluje tudi na drugi strani zaslona v bližini magneta. Če pa greste dlje od magneta, potem tam deluje običajni odboj in zaslon na eni strani dejansko nima nobenega vpliva na to, spremeni le območje v bližini samega zaslona. Posledica tega je asimetrična porazdelitev magnetnega polja z velikim vrhom privlačnosti na obeh straneh plošče.

stran 1

Ustvarjanje magnetnega polja okoli tuljave nastane zaradi energije alternatorja - Ko se tok poveča, se magnetno polje poveča, medtem ko se energija jemlje iz generatorja. Ko se tok zmanjša, polje vrne v njem akumulirano energijo nazaj v električni krog. Na splošno se v obdobju izmeničnega toka poraba energije v vezju z induktivnostjo ne pojavi. Imenuje se tudi jalova moč, ki niha med generatorjem in induktivnostjo.

Ustvarjanje magnetnega polja v motorjih imenujemo vzbujanje.

Ustvarjanje magnetnega polja, ki je aksialno vzporedno z lokoma, preprečuje, da bi se povezali, kar ohranja lok razpršen. Tok iz osrednjega tokovoda 5 se razprostira preko štirih radialno razporejenih prevodnih naper 6, ki se na obodu končajo z obročastimi vodniki, vendar je vsak omejen le s četrtino kroga. Na splošno to ustvari en obrat, ki teče okoli izklopnega toka. Konci teh obročastih lokov so neposredno povezani z elektrodo 7, na kateri poteka proces vžiga in ugašanja loka. Površine elektrod 7, 8, ki se neposredno dotikajo, imajo radialne reže, ki preprečujejo spajanje lokov.

Za ustvarjanje magnetnega polja v izmeničnih strojih je potrebna jalova moč. V navitjih stroja za izmenični tok tečeta aktivni in reaktivni tok. Jalovi tokovi ustvarjajo vrtljivo magnetno polje, aktivne komponente tokov pa določajo aktivno moč stroja. Jalova moč v ustaljenem stanju se lahko napaja s strani statorja in rotorja ali z obeh strani stroja hkrati. Smeri tokov aktivne in jalove energije, ne glede na način delovanja električnega stroja, lahko sovpadajo ali so nasprotne. To pomeni, da lahko delovna moč prihaja s strani statorja, jalova pa s strani rotorja in obratno.

Za ustvarjanje magnetnega polja, določenega v velikosti in smeri, se uporabljajo Helmholtzovi obroči, sestavljeni iz dveh krožnih konturnih navitij s polmerom 185 mm, ki se nahajajo vzporedno drug z drugim na razdalji, enaka polmeru prstani.

Grafični izračun na primer 5 - 4.

Trajni magneti se pogosto uporabljajo za ustvarjanje magnetnega polja v električnih merilnih instrumentih in napravah.

Za ustvarjanje magnetnega polja se na odklonske tuljave nanese žagasti tok; v tem primeru se magnetno polje spreminja po linearnem zakonu.

Za ustvarjanje magnetnega polja je mogoče uporabiti elektromagnete enosmernega in izmeničnega toka. Za magnetno obdelavo vode, ki se uporablja za hlajenje kondenzatorjev, se uporabljajo naprave z enosmernimi magneti.

Zasnova magnetnega sistema magnetrona.

Za ustvarjanje magnetnega polja se uporabljajo elektromagneti in trajni magneti.

Za ustvarjanje magnetnega polja v kanalu generatorja MHD se uporabljajo posebni magnetni sistemi, ki morajo zagotoviti zahtevane vrednosti velikosti in konfiguracije magnetnega polja pri minimalnih vrednostih energije, velikosti in mase. Ta problem je mogoče rešiti samo s superprevodnimi magnetnimi sistemi.

Trajni magneti se pogosto uporabljajo za ustvarjanje magnetnega polja v nekaterih električnih merilnih instrumentih in napravah.

Za ustvarjanje magnetnega polja se običajno uporabljajo trajni magneti, vendar v močnih magnetronih in elektromagnetih. Indukcija polja je 0 1 - 0 5 T, in velike vrednosti običajno ustrezajo magnetronom s krajšo valovno dolžino in impulznim magnetronom.

Še vedno se spomnimo magnetnega polja iz šole, to je tisto, kar je, "poskoči" v spominih ne vsakogar. Osvežimo preteklost in vam morda povemo kaj novega, koristnega in zanimivega.

Določanje magnetnega polja

Magnetno polje je polje sile, ki deluje na premikajoče se predmete. električni naboji(delci). Zaradi tega polja sile se predmeti med seboj privlačijo. Obstajata dve vrsti magnetnih polj:

Gravitacijski - nastane izključno v bližini elementarnih delcev in viruje v svoji moči na podlagi lastnosti in strukture teh delcev.
Dinamično, proizvedeno v objektih z gibljivimi električnimi naboji (oddajniki toka, magnetizirane snovi).

Prvič je oznako magnetno polje uvedel M. Faraday leta 1845, čeprav je bil njen pomen nekoliko zmoten, saj je veljalo, da tako električni kot magnetni učinki in interakcije temeljijo na istem materialnem polju. Kasneje leta 1873 je D. Maxwell »predstavil« kvantno teorijo, v kateri so se ti pojmi začeli ločevati, prej izpeljano polje sil pa so poimenovali elektromagnetno polje.

Kako se pojavi magnetno polje?

Človeško oko ne zazna magnetnih polj različnih predmetov in jih lahko popravijo le posebni senzorji. Vir videza magnetnega zaščitno polje na mikroskopskem merilu je gibanje magnetiziranih (nabitih) mikrodelcev, ki so:

ioni;
elektroni;
protoni.

Njihovo gibanje nastane zaradi spinskega magnetnega momenta, ki je prisoten v vsakem mikrodelcu.

Magnetno polje, kje ga najti?

Ne glede na to, kako čudno se sliši, skoraj vsi predmeti okoli nas imajo svoje magnetno polje. Čeprav ima v pojmovanju mnogih le kamenček, imenovan magnet, magnetno polje, ki nase privlači železne predmete. Pravzaprav je sila privlačnosti v vseh predmetih, manifestira se le v nižji valenci.

Prav tako je treba pojasniti, da se polje sile, imenovano magnetno, pojavi le pod pogojem, da se električni naboji ali telesa gibljejo.

Nepremični naboji imajo električno polje sile (lahko je prisotno tudi v gibljivih nabojih). Izkazalo se je, da so viri magnetnega polja:

trajni magneti;
mobilni stroški.

Kaj so supermočna magnetna polja?

V znanosti se različne interakcije in področja uporabljajo kot orodja za razumevanje narave. Med fizičnim poskusom raziskovalec, ki deluje na predmet študije, preučuje odziv na ta učinek. Ko ga analizirajo, sklepajo o naravi pojava. večina učinkovito orodje vpliv je magnetno polje, saj je magnetizem zelo razširjena lastnost snovi.

Močnostna značilnost magnetnega polja je magnetna indukcija. Sledi opis najpogostejših metod za pridobivanje supermočnih magnetnih polj, t.j. magnetna polja z indukcijo nad 100 T (tesla).

Za primerjavo -

minimalno magnetno polje, zabeleženo s superprevodnim kvantnim interferometrom (SQUID), je 10 -13 T;
Zemljino magnetno polje - 0,05 mT;
spominski magneti za hladilnik - 0,05 Tl;
alnico (aluminij-nikelj-kobalt) magneti (AlNiCo) - 0,15 T;
feritni trajni magneti (Fe 2 O 3) - 0,35 T;
samarij-kobalt trajni magneti (SmCo) - 1,16 T;
najmočnejši neodimovi trajni magneti (NdFeB) - 1,3 T;
elektromagneti velikega hadronskega trkalnika - 8,3 T;
najmočnejše trajno magnetno polje (Nacionalni laboratorij za visoka magnetna polja Univerze na Floridi) - 36,2 T;
najmočnejše impulzno magnetno polje, doseženo brez uničenja instalacije (Nacionalni laboratorij Los Alamos, 22. marec 2012) - 100,75 T.

Trenutno se raziskave na področju ustvarjanja supermočnih magnetnih polj izvajajo v državah članicah "Megagauss Cluba" in se o njih razpravlja na mednarodnih konferencah o ustvarjanju megagauss magnetnih polj in sorodnih eksperimentih ( gauss- merska enota magnetne indukcije v sistemu CGS, 1 megagaus = 100 tesla).

Za ustvarjanje magnetnih polj takšne jakosti je potrebna zelo visoka moč, zato jih je trenutno mogoče dobiti le v impulznem načinu, trajanje impulza pa ne presega desetine mikrosekund.

Praznjenje na solenoidu z enim obratom

po največ preprosta metoda pridobivanje super močnih impulznih magnetnih polj z magnetno indukcijo v območju 100 ... 400 Tesla je praznjenje kapacitivnih naprav za shranjevanje energije na solenoidih z enim obratom ( solenoid- to je enoslojna tuljava cilindrične oblike, katere zavoji so tesno naviti, dolžina pa je veliko večja od premera).

Notranji premer in dolžina uporabljenih tuljav običajno ne presegata 1 cm, njihova induktivnost je majhna (nekaj nanohenrijev), zato so za ustvarjanje super močnih polj v njih potrebni tokovi megaamperskega nivoja. Pridobivajo se z uporabo visokonapetostnih (10-40 kilovoltov) kondenzatorskih baterij z nizko samoinduktivnostjo in shranjeno energijo od deset do sto kilodžulov. V tem primeru čas dviga indukcije na največjo vrednost ne sme presegati 2 mikrosekund, sicer bo prišlo do uničenja solenoida, preden bo doseženo supermočno magnetno polje.

Deformacijo in uničenje solenoida pojasnjujeta dejstvo, da zaradi močnega povečanja toka v solenoidu igra površinski ("kožni") učinek pomembno vlogo - tok je koncentriran v tanki plasti na površini solenoid in gostota toka lahko doseže zelo visoke vrednosti. Posledica tega je pojav območja s povišano temperaturo in magnetnim tlakom v materialu solenoida. Že pri indukciji 100 Tesla se začne površinska plast tuljave, tudi iz ognjevarnih kovin, topiti, magnetni tlak pa preseže natezno trdnost večine znanih kovin. Z nadaljnjim povečevanjem polja se območje taljenja razširi globoko v prevodnik in na njegovi površini se začne izhlapevanje materiala. Posledično pride do eksplozivnega uničenja materiala solenoida ("eksplozija kožne plasti").

Če magnituda magnetne indukcije presega 400 tesla, ima tako magnetno polje energijsko gostoto, ki je primerljiva z vezavno energijo atoma v trdnih snoveh in daleč presega energijsko gostoto kemičnih eksplozivov. V območju delovanja takšnega polja praviloma pride do popolnega uničenja materiala tuljave s hitrostjo raztezanja materiala tuljave do 1 km na sekundo.

Metoda stiskanja magnetnega toka (magnetna kumulacija)

Za pridobitev največjega magnetnega polja (do 2800 T) v laboratoriju se uporablja metoda kompresije magnetnega pretoka ( magnetna kumulacija).

Znotraj prevodne valjaste lupine ( podloga) s polmerom r0 in razdelek S0 z indukcijo se ustvari aksialno začetno magnetno polje B0 in magnetni tok F = B 0 S 0 in. Nato se obloga zaradi zunanjih sil simetrično in precej hitro stisne, njen polmer pa se zmanjša na rf in površino preseka do S f. Sorazmerno s površino prečnega prereza se zmanjšuje tudi magnetni tok, ki prodira skozi oblogo. Sprememba magnetnega pretoka v skladu z zakonom elektromagnetne indukcije povzroči nastanek induciranega toka v oblogi, ki ustvarja magnetno polje, ki teži k kompenzaciji zmanjšanja magnetnega pretoka. V tem primeru se magnetna indukcija poveča glede na vrednost B f =B 0 *λ*S 0 /S f, kjer je λ faktor ohranitve magnetnega pretoka.

Metoda magnetne kumulacije se izvaja v napravah, imenovanih magnetokumulativni (eksplozivni magnetni) generatorji. Stiskanje obloge se izvaja s pritiskom produktov eksplozije kemičnih eksplozivov. Vir toka za ustvarjanje začetnega magnetnega polja je kondenzatorska banka. Andrej Saharov (ZSSR) in Clarence Fowler (ZDA) sta bila ustanovitelja raziskav na področju ustvarjanja magnetokumulativnih generatorjev.

V enem od poskusov leta 1964 je bilo v votlini s premerom 4 mm z magnetokumulativnim generatorjem MK-1 registrirano rekordno polje 2500 T. Vendar je bila nestabilnost magnetne kumulacije razlog za neponovljivo naravo eksplozivnega ustvarjanja supermočnih magnetnih polj. Stabilizacija procesa magnetne kumulacije je mogoča s stiskanjem magnetnega toka s sistemom zaporedno povezanih koaksialnih lupin. Takšne naprave imenujemo kaskadni generatorji supermočnih magnetnih polj. Njihova glavna prednost je v tem, da zagotavljajo stabilno delovanje in visoko ponovljivost supermočnih magnetnih polj. Večstopenjska zasnova generatorja MK-1 z uporabo 140 kg eksploziva, ki zagotavlja hitrost stiskanja obloge do 6 km / s, je leta 1998 omogočila pridobitev svetovnega rekorda v magnetnem polju v Ruskem zveznem jedrskem centru. 2800 tesla v prostornini 2 cm3. Energijska gostota takšnega magnetnega polja je več kot 100-krat večja od energijske gostote najmočnejših kemičnih eksplozivov.

Uporaba supermočnih magnetnih polj

Uporaba močnih magnetnih polj v fizikalnih raziskavah se je začela z delom sovjetskega fizika Petra Leonidoviča Kapice v poznih dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Supermočna magnetna polja se uporabljajo pri študijah galvanomagnetnih, termomagnetnih, optičnih, magnetooptičnih, resonančnih pojavov.

Uporabljajo se zlasti:

Morda bi bilo koristno prebrati: