Стр. 2 - Магнитные, токовые и тепловые неустойчивости в сверхпроводниках (обзор результатов существующей теории устойчивости)
Упрощенная HTML-версия
ное явление, которое характеризуется лавинообразным перераспреде-
лением магнитного потока по сечению сверхпроводника, получило
название скачка потока. Оно сопровождается спонтанным разогревом
сверхпроводника, которое может переводить его в нормальное состо-
яние.
Хорошо известно, что если сверхпроводник удовлетворяет так на-
зываемому адиабатическому условию устойчивости
β
=
μ
0
a
2
J
2
c
(
T
0
, B
a
)
/
[
C
(
T
0
)(
T
cв
−
T
0
)]
<
3
,
(1)
полученному для теплоизолированной сверхпроводящей пластины в
приближении
Λ =
μ
0
λ
(
T
0
)
/C
(
T
0
)
ρ
f
→
0
, то магнитная неустойчи-
вость отсутствует [1–3]. Здесь
C
— объемная теплоемкость сверхпро-
водника;
λ
— коэффициент его теплопроводности;
а
— полутолщина
пластины;
Т
0
— температура хладагента;
T
cв
— критическая температу-
ра сверхпроводника;
ρ
f
— сопротивление сверхпроводника в режиме
вязкого течения;
B
a
— индукция внешнего магнитного поля.
Согласно данным работ [4, 5], учет конечного значения
Λ
приводит
к соответствующей поправке в правой части критерия (1). В этом
случае его можно записать в виде
μ
0
a
2
J
2
c
(
T
0
, B
a
)
/
[
C
(
T
0
)(
T
cв
−
T
0
)]
< π
2
1 + 2
√
Λ
/
4
.
(2)
Критерии (1) и (2) накладывают ограничение на толщину сверх-
проводника. Ее численные оценки дают значение в несколько десятков
микрон. Поэтому токонесущие элементы СМС имеют композитную
структуру — тонкие сверхпроводящие волокна помещены в матрицу
из несверхпроводящего металла.
Однако электродинамические состояния композитных сверхпро-
водников также могут быть неустойчивыми даже несмотря на устой-
чивое протекание токов в каждой жиле. В этом случае неустойчивость
возникает и развивается во всем объеме композита [1–3]. В частно-
сти, композитный сверхпроводник плоской формы, по которому течет
ток
i
=
I/I
c
, будет сохранять свои сверхпроводящие свойства, если
соблюдается условие [2]
μ
0
a
2
η
2
J
2
c
(
T
0
, B
a
)
C
k
(
T
0
)(
T
cв
−
T
0
)
<
3
1 + 3
i
2
1 +
4
π
2
haμ
0
(1
−
η
)
ρ
m
C
k
(
T
0
)
1 +
i
2
.
(3)
Здесь
C
k
— объемная теплоемкость композита;
η
— коэффициент за-
полнения композита сверхпроводником;
h
— коэффициент теплоотда-
чи;
ρ
m
— удельное сопротивление матрицы.
Простейшие критерии устойчивости (1)–(3) позволяют объяснить
влияние критических свойств сверхпроводника, его теплоемкости,
свойств матрицы, условий теплообмена на поверхности композита на
18
