Ю.С. ЕРМОЛАЕВ, И.А. РУДНЕВ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СИЛУ МАГНИТНОЙ ЛЕВИТАЦИИ
реклама
УДК 538.945(06)+ 539.2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур Ю.С. ЕРМОЛАЕВ, И.А. РУДНЕВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СИЛУ МАГНИТНОЙ ЛЕВИТАЦИИ Как известно, основной характеристикой магнитных левитационных систем является сила левитации [1]. Для проектирования и моделирования левитационных систем полезно знать, как образуется и от чего зависит сила левитации. В данной работе показано, от каких факторов и как зависит сила левитации в системе магнит-сверхпроводник. Это главным образом: плотность критического тока сверхпроводника, величина и градиент поля магнита, размеры сверхпроводника и магнита. С ростом критического тока сила левитации растет (рис. 1, расчет численным методом [2]). При малом критическом токе jc рост силы Fz линейный, что соответствует полному проникновению токов в образец. При большом jc сила левитации выходит на константу Fz_Meiss, которая соответствует эффекту Мейснера, при этом работает небольшой приповерхностный слой образца. При промежуточном jc наблюдается некоторая переходная область, в которой изменение jc существенно сказывается на распределении токов в образце. Рис. 1. Зависимость максимальной левитации от критического сверхпроводника силы тока 164 ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4 УДК 538.945(06)+ 539.2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур Также величина критического тока сказывается на зависимости Fz(z) (рис. 2). При малом jc кривая Fz(z) почти симметрична. При большом jc амплитуда кривой Fz(z) заметно больше и слабее выражен гистерезис. С ростом размеров образца (рис. 3 и 4) сила левитации растет и насыщается к некоторому максимальному значению. От поля магнита сила левитации зависит сильнее, чем линейно, и слабее, чем квадратично. Здесь сказываются два эффекта: как приложенное поле индуцирует токи, и как приложенное поле с этими токами взаимодействует. Величина индуцированных токов слабо зависит от поля магнита при малом jc (при полном проникновении токов в образец), и зависит от поля магнита линейно при большом jc (когда индуцированные токи занимают небольшой приповерхностный слой). 40 60 30 Fz, N Fz, N 40 20 20 10 0 0 0 0.004 0.008 0.012 0 0.01 Z, m Рис. 3. Зависимость максимальной силы левитации от толщины сверхпроводника 0.02 0.03 0.04 R, m Рис. 4. Зависимость максимальной силы левитации от радиуса сверхпроводника Из экспериментов известно, что на силе левитации проявляются динамические эффекты. На нее влияют скорость перемещения магнита относительно сверхпроводника, может происходить релаксация – логарифмический спад или рост силы левитации во времени. Для моделирования динамических эффектов возникает необходимость работать с ВАХ образца, а не с критическим током. Также сила левитации зависит от прочих факторов, которые влияют на критический ток, в том числе имеет значение зависимость критического тока от магнитного поля, от температуры, имеет значение величина поля необратимости. ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4 165 УДК 538.945(06)+ 539.2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур Список литературы 1. Hull J.R. // Supercond. Sci. Technol. 2000. V.13. P.R1. 2. Ермолаев Ю.С., Руднев И.А. // Письма в ЖТФ. 2005. Т.31. В.24. С.60. 166 ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
