Рефераты по Физике

Сверхпроводимость

Страница 7

Основная трудность, которая возникает при прокладке сверхпроводящего кабеля, - тепловая защита сверхпроводника. Предохранить кабель от большого притока тепла извне можно с помощью вакуумной изоляции. Кабель имеет вид многослойной трубы и, в сущности, представляет собой длинный криостат.[13] Внутренняя труба, покрытая слоем сверхпроводящего материала, заполнена жидким гелием, который гонят по ней насосы. Между первой и второй трубами вакуумная изоляция, между второй и третьей течёт жидкий азот, между третьей и четвёртой (наружной) опять вакуумная изоляция. Слаботочные системы. Кабель вббшвнг.

Несмотря на простоту конструкции, монтаж такой линии сопряжён со значительными трудностями. Надо обеспечить герметичность кабеля, научиться собирать его из отдельных коротких отрезков; разработать рефрижераторы, концевые устройства и другое оборудование, необходимое для стабильного функционирования таких линий передач.

Магнитопланы и магнитоходы.

Вот ещё одна проблема, удачно решённая с помощью уникального свойства сверхпроводников – диамагнетизма, - увеличение скоростей железнодорожного транспорта. Этого достигли, заменив колёса так называемой «магнитной подушкой». Этим же удалось добиться и плавности хода, и отсутствия шума, и устранения вибрации при движении.

Здесь используется следующий принцип. В отдельных вагонах поезда устанавливаются катушки, создающие довольно сильное магнитное поле.[14] Поездной электромагнит 1 делают сверхпроводящим. Он охлаждается жидким и газообразным гелием. При движении поезда в алюминиевых полосах – рельсах 2 наводятся вихревые токи, которые по правилу Ленца создают магнитное поле, направленное навстречу вызвавшему их магнитному полю, в нашем случае полю магнитов, расположенных в поезде. Это поле и создаёт силу отталкивания. Поезд – вагон приподнимается над эстакадой электромагнитными силами. Горизонтальная часть полосы – рельса 3 создаёт при этом подъёмную силу, а вертикальная обеспечивает устойчивость поезда. Между шинами – полосами проложен третий рельс – линейный двигатель, который и приводит поезд в движение.

Линейный двигатель это тот же самый электродвигатель, только здесь роль статора играет дорога, а роль ротора – поезд. Для обеспечения работы такого двигателя на дорогу укладывается множество проводящих стержней, в которые по специальной программе подаётся ток. Сверхпроводящая катушка на борту вагона может подтягиваться токами дороги. Токи смещаются, – поезд движется вслед за ними. При этом просвет между вагоном и дорогой можно увеличивать до определённого значения – это решает проблему безаварийного движения.

В настоящее время ведутся постройки таких поездов, а в Японии между Токио и Осакой уже действует скоростная сверхпроводниковая магистраль. В днище вагона - поезда размещаются сверхпроводящая обмотка возбуждения, криогенное хозяйство, металлические экраны для защиты пассажиров от мощных магнитных полей. Разгон и торможение производятся с помощью резиновых колёс, которые убираются и опускаются. Этот поезд развивает скорость в 500 км/ч.

Сверхпроводящие датчики и измерители.

С каждым годом в науке и технике требуются всё более точные измерения. И здесь на помощь приходит явление сверхпроводимости. Изменение свойств сверхпроводников при переходе в сверхпроводящее состояние используется для создания высокочувствительных измерителей и датчиков. Самая простая функция таких приборов связана с определением температур, магнитных полей и токов, которые непосредственно сравниваются с критическими параметрами сверхпроводника.

С помощью сверхпроводников можно измерить чрезвычайно слабое излучение. Если оно вызывает хотя бы незначительное изменение температуры сверхпроводника, находящегося при температуре перехода, то легко зафиксировать скачок сопротивления и его изменение. Такие приборы – болометры - обладают существенными достоинствами. В связи с тем, что они работают при низких температурах, в них очень слабы так называемые флуктуационные (тепловые) шумы. Сверхпроводники плохо проводят и запасают тепло, так что полученная доза излучения не расползается по чувствительному элементу – датчику, а действует всей своей величиной в определённом месте.

Датчик представляет собой фольгу или плёнку, напылённую на слюдяную подложку. Его свободно подвешивают в некотором объёме, охлаждаемом жидким гелием. Для пропускания излучения корпус приёмника должен иметь окно, прозрачное в требуемой области длин волн.

Сверхпроводящие приёмники используются также и для регистрации частиц высокой энергии. При попадании частицы в сверхпроводящую плёнку происходит локальный разогрев, в результате чего какой – то участок плёнки на пути частицы на короткое время переходит в нормальное состояние.

В измерительной схеме, присоединённой к приёмнику, появляется импульс напряжения. Достоинством таких детекторов является их быстродействие: за 1 с сверхпроводниковый счётчик способен регистрировать около 10 млн. частиц!

4.Заключение.

Удивительно, как быстро движется научно – технический прогресс. Исследования, начавшиеся в начале века, сейчас уже привели к появлению новой области техники – прикладной сверхпроводимости, которая, пожалуй, развивается ещё стремительнее. Для человечества это имеет огромное значение, ведь это позволит в скором будущем решить многие глобальные проблемы, такие как недостаток и немалая стоимость энергии; истощение земных ресурсов (угль, нефть, газ), которое растёт с каждым годом из-за возрастания потребности населения в энергетическом сырье. Человек сможет быстрее и безопаснее перемещаться по воде, по суше и по воздуху. Использование сверхпроводников в машиностроении и в энергетике решит большой ряд проблем, связанных с экологией (выбросы отработанных энергетических продуктов). Можно ещё продолжать и продолжать этот ряд, так как теперь на многие вещи, раньше казавшиеся пределом совершенствования, придётся взглянуть с другой стороны – со стороны явления сверхпроводимости.

Приложения.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8