이런 식으로 자기장이 생성될 수 있습니다. 자기장과 그 의미. 하드 드라이브의 자기장

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발전기의 에너지로 인해 코일 주위에 자기장이 생성됩니다. 교류- 전류가 증가하면 자기장이 증가하고 발전기에서 에너지를 빼앗아갑니다. 전류가 감소하면 필드는 축적된 에너지를 전기 회로로 다시 반환합니다. 일반적으로 교류 기간 동안 인덕턴스가 있는 회로에서는 에너지 소비가 발생하지 않습니다. 무효전력은 발전기와 인덕턴스 사이에서 진동하는 전력이라고도 합니다.

모터에 자기장이 생성되는 것을 여기(勵起)라고 합니다.

평행한 호에 축 방향으로 자기장을 생성하면 두 호가 연결되는 것을 방지하여 호 확산을 유지합니다. 중앙 전류 공급 장치(5)로부터의 전류는 반경 방향으로 위치한 4개의 전도성 스포크(6)를 따라 확산되고, 주변에서 고리형 도체로 끝나지만 각각은 원의 1/4로 제한됩니다. 전반적으로 이는 트리핑 전류 주위에 흐르는 하나의 회전을 생성합니다. 이러한 환형 아크의 끝은 아크 개시 및 소멸 과정이 일어나는 전극 7에 직접 연결됩니다. 전극(7, 8)의 직접 접촉 표면에는 아크가 합쳐지는 것을 방지하는 방사형 슬롯이 있습니다.

AC 기계에서 자기장을 생성하려면 무효 전력이 필요합니다. AC 기계의 권선에는 활성 및 무효 전류가 흐릅니다. 무효 전류는 회전 자기장을 생성하고 전류의 활성 구성 요소는 기계의 유효 전력을 결정합니다. 정상 상태 무효 전력은 고정자 측이나 회전자 측에서 나오거나 기계의 양쪽에서 동시에 나올 수 있습니다. 작동 모드에 관계없이 활성 및 무효 에너지 흐름 방향 전기 기계일치할 수도 있고 반대일 수도 있습니다. 이는 유효 전력이 고정자 측에서 나올 수 있고 무효 전력이 회전자 측에서 나올 수 있으며 그 반대의 경우도 가능하다는 것을 의미합니다.

크기와 방향으로 지정된 자기장을 생성하기 위해 링의 반경과 동일한 거리에 서로 평행하게 위치한 반경 185mm의 두 개의 원형 윤곽 권선으로 구성된 헬름홀츠 링이 사용됩니다.

영구 자석은 전기 측정 기기 및 장치에서 자기장을 생성하는 데 자주 사용됩니다.

자기장을 생성하기 위해 편향 코일에 톱니 전류가 적용됩니다. 이 경우 자기장은 선형 법칙에 따라 변합니다.

자기장을 생성하기 위해 직류 및 교류 전자석을 모두 사용할 수 있습니다. 콘덴서 냉각에 사용되는 물의 자기 처리에는 직류 자석이 있는 장치가 사용됩니다.

자기장을 생성하기 위해 전자석과 영구 자석이 사용됩니다.

MHD 발전기의 채널에 자기장을 생성하려면 최소한의 에너지, 크기 및 질량 값으로 자기장의 크기 및 구성에 필요한 값을 보장해야 하는 특수 자기 시스템이 사용됩니다. 이 문제는 초전도 자기 시스템을 통해서만 해결될 수 있습니다.

자기장을 생성하기 위해 일부 전기 측정 장비 및 장치에는 영구 자석이 자주 사용됩니다.

자기장을 생성하기 위해 일반적으로 영구 자석이 사용되지만 강력한 마그네트론에서는 전자석도 사용됩니다. 자기장 유도 범위는 0 1 ~ 0 5 T이며, 더 큰 값은 일반적으로 더 짧은 파장의 마그네트론 및 펄스 마그네트론에 해당합니다.

초강력 자기장이란 무엇입니까?

과학에서는 다양한 상호작용과 분야가 자연을 이해하는 도구로 활용됩니다. 물리적 실험 중에 연구 대상에 영향을 미치는 연구원은 이러한 영향에 대한 반응을 연구합니다. 이를 분석함으로써 그들은 현상의 본질에 대한 결론을 내립니다. 최대 효과적인 수단영향은 자기장입니다. 왜냐하면 자성은 물질의 광범위한 특성이기 때문입니다.

자기장의 강도 특성은 자기 유도입니다. 다음은 초강력 자기장을 생성하는 가장 일반적인 방법에 대한 설명입니다. 100T(테슬라) 이상의 유도 자기장.

비교하려고 -

• 초전도 양자 간섭계(SQUID)를 사용하여 기록된 최소 자기장은 10 -13 T입니다.
• 지구 자기장 – 0.05mT;
• 기념품 냉장고 자석 – 0.05 T;
• 알니코(알루미늄-니켈-코발트) 자석(AlNiCo) – 0.15 T;
• 페라이트 영구 자석(Fe 2 O 3) – 0.35 T;
• 사마륨-코발트 영구 자석(SmCo) - 1.16 Tesla;
• 가장 강한 네오디뮴 영구 자석(NdFeB) – 1.3 Tesla;
• 대형 강입자 충돌기의 전자석 - 8.3 Tesla;
• 가장 강한 일정한 자기장(플로리다 대학교 국립 고자기장 연구소) - 36.2 Tesla;
• 시설을 파괴하지 않고 달성한 가장 강력한 펄스 자기장은 100.75 Tesla입니다(로스 알라모스 국립 연구소, 2012년 3월 22일).

현재 메가가우스 클럽(Megagauss Club) 가입 국가에서 초강력 자기장 생성 분야 연구가 진행되고 있으며, 메가가우스 자기장 생성 및 관련 실험에 관한 국제학술회의에서도 논의되고 있다. 가우스– CGS 시스템의 자기 유도 측정 단위, 1 메가가우스 = 100 테슬라).

이러한 강도의 자기장을 생성하려면 매우 높은 전력이 필요하므로 현재는 펄스 모드에서만 얻을 수 있으며 펄스 지속 시간은 수십 마이크로초를 초과하지 않습니다.

단일 회전 솔레노이드로 방전

제일 간단한 방법 100...400 테슬라 범위의 자기 유도로 초강력 펄스 자기장을 얻는 것은 용량성 에너지 저장 장치를 단일 회전 솔레노이드에 방전하는 것입니다( 솔레노이드-단층 원통형 코일로, 권선이 촘촘하게 감겨 있고 길이가 직경보다 훨씬 깁니다.

사용되는 코일의 내부 직경과 길이는 일반적으로 1cm를 초과하지 않으며 인덕턴스가 작기 때문에(나노헨리 단위) 초강력 필드를 생성하려면 메가암페어 수준의 전류가 필요합니다. 이는 자체 인덕턴스가 낮고 수십에서 수백 킬로줄의 에너지를 저장하는 고전압(10-40킬로볼트) 커패시터 뱅크를 사용하여 얻습니다. 이 경우 유도가 최대값까지 상승하는 시간은 2 마이크로초를 초과해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 초강력 자기장이 달성되기 전에 솔레노이드가 파괴됩니다.

솔레노이드의 변형 및 파괴는 솔레노이드 전류의 급격한 증가로 인해 표면("피부") 효과가 중요한 역할을 한다는 사실로 설명됩니다. 전류는 솔레노이드 표면의 얇은 층에 집중됩니다. 솔레노이드와 전류 밀도는 매우 큰 값에 도달할 수 있습니다. 그 결과 온도와 자기압이 증가한 영역의 솔레노이드 재료에 나타납니다. 이미 100테슬라의 유도에서 내화성 금속으로 만들어진 코일의 표면층이 녹기 시작하고 자기압은 대부분의 알려진 금속의 인장 강도를 초과합니다. 자기장의 추가 성장과 함께 용융 영역은 도체 깊숙이 퍼지고 재료의 증발은 표면에서 시작됩니다. 그 결과, 솔레노이드 재료의 폭발적인 파괴(“표피층 폭발”)가 발생합니다.

자기 유도 값이 400테슬라를 초과하면 그러한 자기장은 원자의 결합 에너지와 비슷한 에너지 밀도를 갖습니다. 고체화학 폭발물의 에너지 밀도를 훨씬 초과합니다. 일반적으로 이러한 자기장의 작용 영역에서는 코일 재료의 팽창 속도가 초당 최대 1km로 코일 재료가 완전히 파괴됩니다.

자속압축방식(자기누적)

실험실에서 최대 자기장(최대 2800T)을 얻기 위해 자속 압축 방법이 사용됩니다( 자기 누적).

전도성 원통형 껍질 내부( 정기선) 반경 포함 r 0단면 에스 0유도가 있는 축방향 시작 자기장이 생성됩니다. 비 0및 자속 에프 = 비 0 에스 0그리고. 그런 다음 라이너는 외부 힘에 의해 대칭적이고 빠르게 압축되는 반면 반경은 다음과 같이 감소합니다. 아르 자형에프및 단면적 최대 SF. 라이너를 관통하는 자속도 단면적에 비례하여 감소합니다. 전자기 유도 법칙에 따른 자속의 변화는 라이너에 유도 전류를 발생시켜 자속 감소를 보상하는 경향이 있는 자기장을 생성합니다. 이 경우 자기유도는 값에 따라 증가합니다. B f =B 0 *λ*에스 0 /SF여기서 λ는 자속 보존 계수입니다.

자기 누적 방법은 다음과 같은 장치에서 구현됩니다. 자기 누적 (폭발성 자기) 발생기. 라이너는 화학 폭발물의 폭발 생성물의 압력에 의해 압축됩니다. 초기 자기장을 생성하는 전류원은 커패시터 뱅크입니다. 자기 누적 발전기 생성 분야 연구의 창시자는 Andrei Sakharov (USSR)와 Clarence Fowler (미국)였습니다.

1964년 실험 중 하나에서는 직경 4mm의 공동에서 MK-1 자기 누적 발생기를 사용하여 2500 Tesla의 기록 필드가 기록되었습니다. 그러나 초강력 자기장이 폭발적으로 생성되는 현상이 재현 불가능하게 된 원인은 자기적적의 불안정성 때문이었습니다. 연속적으로 연결된 동축 쉘 시스템에 의해 자속을 압축함으로써 자기 누적 프로세스의 안정화가 가능합니다. 이러한 장치를 초강력 자기장의 캐스케이드 발생기라고 합니다. 주요 장점은 안정적인 작동과 초강력 자기장의 높은 재현성을 제공한다는 것입니다. 140kg의 폭발물을 사용하고 최대 6km/s의 라이너 압축 속도를 보장하는 MK-1 발전기의 다단계 설계를 통해 2800테슬라의 세계 기록 자기장을 얻을 수 있었습니다. 1998년 러시아 연방 원자력 센터에서 2cm 3. 이러한 자기장의 에너지 밀도는 가장 강력한 화학 폭발물의 에너지 밀도보다 100배 이상 높습니다.

초강력 자기장 적용

물리적 연구에서 강한 자기장의 사용은 1920년대 후반 소련의 물리학자 표트르 레오니도비치 카피차(Pyotr Leonidovich Kapitsa)의 연구와 함께 시작되었습니다. 초강력 자기장은 갈바노자기, 열자기, 광학, 자기광학 및 공명 현상 연구에 사용됩니다.

특히 다음 사항이 적용됩니다.