Техника - молодёжи 1963-06, страница 4

проводник* неводятся вихревые электрически* токи. Обычно эти токи быстро гасятся из-за электрического сопротивления. В сверхпроводнике сопротивления нет, поэтому наведенные токи могут циркулировать в нем бесконечно долго. Эти вихревые токн создают магнитное поле, препятствующее проникновению внешнего поля внутрь сверхпроводника. Таким образом диамагнетизм сверхпроводников — это поверхностный эффект, распространяющийся на глубину порядка 0,0001 мм. Поверхность сверхпроводника превращается в своеобразное «магнитное зеркало», отражающее силовые линии внешнего поля.

МАШИНЫ НА МАГНИТНОЙ ПОДУШКЕ

Принцип «магнитного зеркала» нашел себа многочисленные применения. Например, в электронных микроскопах, гда пучок электронов фокусируется магнитным полем, фольга нэ сверхпроводника позволит до такой степени повысить разрешающую способность микроскопа, что, быть можат, станут различимыми даже отдельные атомы.

Магнитное поле, создаваемое катушкой нэ сверхпроводящей ниобиевой проволоки, удерживает во взвешенном состоянии ниобиевый диск. Опыт показал, что один кв. см «висящей» поверхности в состоянии удержать груз

в 300 г. А отсюда совсем недалеко и до электромотора, ротор которого парит в своеобразной «магнитной атмосфере». Такой электромотор — идеальный мотор для гироскопа. Сверхпроводнмые магнитные подшипники, заменяя собой карданов подвес, устраняют и основной источник трения. А если обмотки ротора и статора тоже сделать сверхпроводящими, то кпд такого электродвигателя станат равным 100%.

Возможен гироскоп, по троенный и на другом принципе, хотя в нем также используется явление сверхпроводимости. По окружности полон сверхпроводящей сферы циркулирует постоянный электрический ток, который сохраняет свою первоначальную ориентацию в прос ранстве независимо от вращения сферы. Этот постоянный ток создает постоянное магнитное поле, также строго ориентированное в пространстве. Ориентацию магнитного поля нетрудно измерить и принять за постоянное направление отсчета, которое в обычных гироскопах создается быстрым вращением маховика.

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ РАБОТАЕТ

Чувствительность сверхпроводников к небольшим изменениям температуры н магнитным полям делает их отличным материалом для приборов и сверхточных и сверхбыстрых переключателей. Недаром одним нз первых применений сверхпроводимости оказался болометр — прибор для обнаружения слабых тапловых лучей, идущих, скажем, от звезд. Этот прибор состоит нэ очень тонкой полоски сверхпроводящего металла, охлажденного до температуры перехода. Ничтожное излучение, падающее на полоску, вызывает «микроскопическое» повышение температуры, но... Сопротивление резко растет, металл нэ сверхпроводнмого скачком переходит в обычное состояние.

А вот другое интересное применение. В электронных схемах очень часто встречается устройство — колебательный контур. Его сопротивление переменному току невелико при любых частотах, кроме одной — критической. Токам критической частоты «колебательный контур» оказывает большое сопротивление, причем их он «узнает» и выделяет нэ всего множества других частот. Чем точнее колебательный контур выбирает заданную ему частоту, тем «острее» настройка радиоприемников, тем четче работа радиооборудования.

«Острота» настройки зависит от сопротивления проводов

Сверхпроводимый подпятник. Пятикилограммовый цилиндр парит над сверхпроводящей обмоткой, расположенной сниву.

колебательного контура: чем больше сопротивление, тем хуже. Сверхпроводимость, «ликвидирующая» сопротивление, дает в руки радиоинженера идеальный колебательный контур, характеристики которого могут быть в 100 тыс. раз лучше, чам у обычного.

В несколько более отделанной перспективе сверхпроводники обещают значительные усовершенствования в области получения и передачи электроэнергии.

■МАГНИТНЫЙ ДИНАМИТ»

Одна нэ самых мощных лабораторных установок создает в объеме 16 см³ постоянное магнитное поле в 88 тыс. эрстед. (Магнитное поле Земли — примерно 1 эрстед, подковообразного магнита — несколько сот эрстед, электрогенератора — 10—15 тыс. эрстад.) Для питания такого магнита нужна установка мощностью 1 600 квт, а для охлаждения каждую минуту необходимо прокачивать через соленоид около 4 тыс. л дистиллированной воды.

А аслн разобраться, куда идет огромное количество электроэнергии, которое расходуется на поддержание магнитного поля, то мы увидим, что вся она идет на преодоление электрического сопротивления обмоток соленоида. Конечно, было бы интересно воспользоваться явлением сверхпроводимости для получения магнитных полей, но ведь известно, что даже не очень сильное поле разрушает сверхпроводимость. Это обстоятельство всегда отпугивало физиков от мысли воспользоваться открьпием Каммерлннг-Оннеса.

Только в начале 1961 года было обнаружено, что, используя станнид ниобия, можно получить поле в 88 тыс. эрстед; причем для достижения этого результата необходимо преодолеть чисто техническую трудность — навить соленоид из хрупкой станннд-ннобневой проволоки.

Таким методом получены магнитные поля в 88 тыс. эрстед и в скором будущем ожидается достичь 200 тыс. эрстед. А это уже начало революции во всех областях современной техники, имеющей дело с магнитными полями. Сейчас даже трудно представить себе те превращения, которые претерпят привычные нам машины и приборы благодаря применению сильных магнитных полей. Но кое-какие предположения можно сделать ужа сегодня,

Гигантские современные ускорители заряженных частиц смогут быть заменены небольшими, но столь же мощными. Расчеты показывают, например, что американский ускоритель в Беркли смог бы разместиться на обеденном столе, если увеличить напряженность магнитного поля с 1 600 до 300 тыс. гаусс.

Одна нэ труднейших задач современной атомной промышленности — это разделение изотопов различных элементов. Сильные магнитные поля могут произвести переворот в этой отрасли промышленности, давая буквально вторую жизнь давно известному методу разделения — электромагнитному.

В совраменной технике сильное магнитное поле может применяться для штамповки, заменив дорогостоящие прессы.

Конечно, это потребует уникальных установок для создания мощных импульсов магнитного поля. В свархпроводнмых соленоидах можно в течение длительного времени накапливать магнитную энергию, а потом высвобождать ее за доли секунды. Для магнитного поля такой соленоид то же самое, что конденсатор для электрического

Сверхпроводимость еще совсем молодая отрасль техники. Описанные устройства уже существуют, н все говорит за то, что их применение в технике очень многообещающе. Новые материалы, которые будут сохранять сверхпроводимость при более высоких температурах н магнитных полях, сделают сверхпроводниковые устройства столь же привычными, как и обычное электрооборудование.

ИЗ ЛАБОРАТОРИИ —В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ! СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ-БУДУЩЕЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

2