SUPERCONDUCTING SOLENOIDS9 Supercon

SUPERCONDUCTING SOLENOIDS9 Superconducting solenoid magnets can produce very
large magnetic fields up to ~ 15 T or so, whereas the magnetic fields available from a ferromagnetic
core solenoid is limited to ~2 T. High field magnets used in magnetic resonance
imaging are based on superconducting solenoids wound using a superconducting wire. They
are operated around 4 K with expensive liquid helium as the cryogen. These superconducting
wires are typically NbaSn or NbTi alloy filaments embedded in a copper matrix. A very large
current, several hundred amperes, is passed through the solenoid winding to obtain the necessary
high magnetic fields. There is, of course, no Joule heating once the current is flowing in
the superconducting state. The main problem is the large forces and hence stresses in the coil
due to large currents. Two wires carrying currents in the opposite direction repel each other,
and the force is proportional to /2
. Thus the magnetic forces between the wires of the coil give
rise to outward radial forces trying to "blow open" the solenoid, as depicted in Figure 8.53.
The forces between neighboring wires are attractive and hence give rise to compressional
forces squeezing the solenoid axially. The solenoid has to have a proper mechanical support
structure around it to prevent mechanical fracture and failure due to large forces between the
windings. The copper matrix serves as mechanical support to cushion against the stresses as
well as a good thermal conductor in the event that superconductivity is inadvertently lost during
operation.
Suppose that we have a superconducting solenoid that is 10 cm in diameter and 1 m in
length and has 500 turns ofNbaSn wire, whose critical field Bc at 4.2 K (liquid He temperature)
is about 20 T and critical current density Jc is 3 x 106 A cm-2. What is the current necessary to
set up a field of 5 T at the center of a solenoid? What is the approximate energy stored in the

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แม่เหล็กติด solenoid SUPERCONDUCTING SOLENOIDS9 Superconducting สามารถผลิตมากแม่เหล็กขนาดใหญ่ขึ้น ~ 15 T หรือนั้น ในขณะที่เหล็กจากเป็น ferromagneticsolenoid หลักไม่จำกัด ~ 2 ต.แม่เหล็กฟิลด์สูงที่ใช้ในการสั่นพ้องแม่เหล็กภาพจะขึ้นอยู่กับแผลใช้ superconducting ลวด solenoids superconducting พวกเขาจะดำเนินการประมาณ 4 K กับฮีเลียมเหลวราคาแพงเป็น cryogen เหล่านี้ superconductingโดยปกติสายจะ NbaSn หรือ NbTi สัมฤทธิ์ filaments ฝังในเมทริกซ์ทองแดง มีขนาดใหญ่มากปัจจุบัน หลายร้อย amperes ผ่าน solenoid ที่ขดลวดได้รับที่จำเป็นเหล็กสูง มี แน่นอน Joule ไม่ร้อนเมื่อไหลในปัจจุบันรัฐ superconducting ปัญหาหลักที่เป็นกองกำลังขนาดใหญ่ และเน้นดังนั้น ในการม้วนเนื่องจากกระแสใหญ่ สายที่สองดำเนินกระแสในทิศทางตรงกันข้ามขับไล่กันและบังคับให้เป็นสัดส่วนกับ /2. ดังนั้น กองกำลังของแม่เหล็กระหว่างสายของขดลวดมาพันให้ขึ้นไปรัศมีภายนอกบังคับพยายาม "เป่าเปิด" solenoid เป็นแสดงในรูปที่ 8.53กองกำลังระหว่างสายใกล้เคียงน่าสนใจ และดังนั้น ให้สูงขึ้นเพื่อ compressionalกอง squeezing solenoid axially Solenoid ได้ให้การสนับสนุนเครื่องจักรกลที่เหมาะสมโครงสร้างรอบ ๆ เพื่อป้องกันกระดูกหักเชิงกลและความล้มเหลวเนื่องจากกองกำลังขนาดใหญ่ระหว่างการขดลวด เมตริกซ์ทองแดงเหมือนสนับสนุนกลต้องวาวล์กับความเครียดเป็นเป็นการนำความร้อนดีดี ในกรณีที่สภาพตัวนำยิ่งยวดที่หายโดยไม่ได้ตั้งใจระหว่างการดำเนินการสมมติว่า เรามี solenoid superconducting ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 ซม.และ 1 เมตรในความยาว และมี 500 เปลี่ยนสาย ofNbaSn ฟิลด์สำคัญ Bc ที่ 4.2 K (เหลวเขาอุณหภูมิ)ประมาณ 20 T และความหนาแน่นปัจจุบันสำคัญเจซีเป็น 3 x A 106 ซม.-2 ความจำเป็นปัจจุบันในคืออะไรตั้งค่าฟิลด์ 5 T ของ solenoid อะไรเป็นพลังงานประมาณเก็บไว้ใน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ยิ่งยวด SOLENOIDS9 ยิ่งยวดแม่เหล็กขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถผลิตมาก
สนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ได้ถึง ~ 15 T หรือดังนั้นในขณะที่สนามแม่เหล็กที่มีอยู่จาก ferromagnetic
ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าหลักจะถูก จำกัด ~ 2 T. ข้อมูลแม่เหล็กสูงใช้ในสนามแม่เหล็ก
การถ่ายภาพจะขึ้นอยู่กับยิ่งยวด Solenoids แผล โดยใช้ลวดตัวนำยิ่งยวด พวกเขา
จะดำเนินการประมาณ 4 K กับฮีเลียมเหลวราคาแพงเป็น cryogen ยิ่งยวดเหล่านี้
มักจะมีสาย NbaSn หรือ NBTI เส้นใยโลหะผสมที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ทองแดง มีขนาดใหญ่มาก
ในปัจจุบันหลายร้อยแอมแปร์จะถูกส่งผ่านขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าขดลวดที่จะได้รับสิ่งที่จำเป็น
สนามแม่เหล็กสูง นั่นคือแน่นอนไม่มีความร้อนจูลครั้งเดียวในปัจจุบันที่มีการไหลใน
รัฐยิ่งยวด ปัญหาหลักคือกองกำลังที่มีขนาดใหญ่และด้วยเหตุนี้เน้นในการผลิตคอยล์
เนื่องจากกระแสน้ำที่มีขนาดใหญ่ สองสายที่มีกระแสไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้ามขับไล่กันและกัน
และแรงเป็นสัดส่วนกับ /
2 ดังนั้นกองกำลังแม่เหล็กระหว่างสายของขดลวดให้
สูงขึ้นเพื่อกองกำลังรัศมีออกไปด้านนอกพยายามที่จะ "ระเบิดเปิด" ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นที่ปรากฎในรูปที่ 8.53.
กองกำลังระหว่างสายไฟที่อยู่ใกล้เคียงที่น่าสนใจและด้วยเหตุนี้ก่อให้เกิดการบีบอัด
กองกำลังบีบขดลวดแกน ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องมีการสนับสนุนเครื่องจักรกลที่เหมาะสม
โครงสร้างรอบ ๆ เพื่อป้องกันการแตกหักทางกลและความล้มเหลวเนื่องจากกองกำลังขนาดใหญ่ระหว่าง
ขดลวด เมทริกซ์ทองแดงทำหน้าที่เป็นการสนับสนุนเครื่องจักรกลเบาะกับความเครียดเช่น
เดียวกับตัวนำความร้อนที่ดีในกรณีที่ superconductivity จะหายไปโดยไม่ได้ตั้งใจในระหว่าง
การดำเนินการ.
สมมติว่าเรามีขดลวดตัวนำยิ่งยวดที่เป็น 10 ซม. และมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 เมตร
ความยาวและความมี 500 เปลี่ยนลวด ofNbaSn ซึ่ง Bc ข้อมูลสำคัญที่ 4.2 K (ของเหลวอุณหภูมิเขา)
เป็นเรื่องเกี่ยวกับ 20 T และความหนาแน่นในปัจจุบันที่สำคัญ Jc เป็น 3 x 106 ซม. 2 ปัจจุบันคือสิ่งที่จำเป็นที่จะต้อง
ตั้งค่าด้านการ 5 T ที่ศูนย์ของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า? พลังงานโดยประมาณคืออะไรเก็บไว้ใน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อะตอม อะตอม solenoids9 แม่เหล็กแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถผลิตมาก
ขนาดใหญ่สนามแม่เหล็กขึ้น ~ 15 T หรือดังนั้น ในขณะที่เขตข้อมูลสนามแม่เหล็กจากขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติก
จำกัด ~ 2 T . สูงสนามแม่เหล็กที่ใช้ในการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็กยึด
อะตอม อะตอม solenoids แผลโดยใช้ลวด พวกเขา
ดำเนินการรอบ 4 K ด้วยฮีเลียมเหลว แพงเป็น cryogen . เหล่านี้มักจะ nbasn อะตอม
สายไฟหรือโลหะผสมทองแดง nbti เส้นใยฝังอยู่ในเมทริกซ์ ขนาดใหญ่มาก
ปัจจุบัน หลายร้อยแอมป์ คือผ่านขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าขดลวดเพื่อขอรับจำเป็น
สูงสนามแม่เหล็ก มีแน่นอนไม่มีความร้อนจูล เมื่อกระแสน้ำไหล
อะตอม รัฐปัญหาหลักคือกองกำลังขนาดใหญ่ และดังนั้น ความเครียดในขดลวด
เนื่องจากกระแสขนาดใหญ่ สองสายแบกกระแสในทิศทางตรงกันข้าม ขับไล่กัน
และแรงเป็นสัดส่วนกับ / 2

ดังนั้นแม่เหล็กแรงระหว่างลวดขดให้ลุกขึ้นเพื่อออกไปด้านนอก เรเดียล
กองกำลังพยายามที่จะ " ทำลาย " จานจ่าย เป็นภาพในรูป 8.53 .
แรงระหว่างลวด เพื่อนบ้านเป็นที่น่าสนใจและจึงก่อให้เกิด compressional
แรงบีบขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่นเหลวแบบอิมัลชัน . จานจ่ายมีโครงสร้างการสนับสนุนที่เหมาะสมรอบ
กลเพื่อป้องกันการแตกหักและความล้มเหลวทางกลเนื่องจากแรงระหว่างขดลวดขนาดใหญ่
. ทองแดงเมทริกซ์ซึ่งเป็นเครื่องจักรกลสนับสนุนเบาะกับความเครียดเป็น
เป็นคอนดักเตอร์ดีความร้อนในกรณีที่ยวดยิ่งโดยไม่ได้ตั้งใจสูญหายในระหว่างปฏิบัติการ
.
สมมติว่าเรามีอะตอม solenoid ที่ 10 ซม. ในเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 เมตรในความยาวและมี 500 เปลี่ยนลวด
ofnbasn ที่มีวิกฤตด้าน BC ที่ 4.2 K ( ของเหลวเขาอุณหภูมิ )
ประมาณ 20 ตัน และวิกฤต ความหนาแน่นกระแส JC เป็น 3 x 106 เป็น cm-2 . อะไรคือปัจจุบันจำเป็น

ตั้งค่าฟิลด์ 5 t ที่ศูนย์กลางของโซลินอยด์ ? อะไรคือประมาณพลังงานเก็บไว้ใน