Siła pola magnetycznego
Siła pola magnetycznego jest miarą znaczenia w polu magnetycznym . Jej jednostką w Międzynarodowym Układzie Jednostek jest tesla (T). Czasami używane Gaussa (G), w którym: .
1 sol=10-4 T{\ Displaystyle 1 \ \ mathrm {G} = 10 ^ {- 4} \ \ mathrm {T}}![1 \ \ mathrm {G} = 10 ^ {- 4} \ \ mathrm {T}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e6825de7885b2786b0eaa8c381f1608d948de829)
Rząd wielkości natężenia pola magnetycznego
Źródło = ludzki mózg; pole mierzone na powierzchni czaszki
|
b≃10-15 T{\ Displaystyle B \ simeq 10 ^ {- 15} \ \ mathrm {T}}
|
Typowe pole w próżni międzygwiazdowej, mierzone przez sondę kosmiczną
|
b≃10-6 T{\ Displaystyle B \ simeq 10 ^ {- 6} \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = Ziemia; pole mierzone na powierzchni |
b=4,7.10-5 T≃0,5 sol{\ Displaystyle B = 4,7,10 ^ {- 5} \ \ mathrm {T} \ simeq 0,5 \ \ mathrm {G}}
|
Źródło = nieskończony drut prostoliniowy w próżni o prądzie I = 10 A; pole mierzone w odległości r = 2 cm od przewodu (linie pola są wówczas wycentrowane kołowo na przewodzie)
|
b=μ0ja2πr=10-4 T{\ Displaystyle B = {\ Frac {\ mu _ {0} ja} {2 \ pi r}} = 10 ^ {- 4} \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = magnes trwały; pole mierzyło kilka milimetrów od jego powierzchni
|
b≃0,1 w 1 T{\ Displaystyle B \ simeq 0,1 \ \ mathrm {a} \ 1 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = elektromagnes do uzwojenia ; pole mierzone wewnątrz
|
b≃10 w 100 T{\ Displaystyle B \ simeq 10 \ \ mathrm {a} \ 100 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = magnetar , rodzaj gwiazdy neutronowej
|
b≃10+11 T{\ Displaystyle B \ simeq 10 ^ {+ 11} \ \ mathrm {T}}
|
Silne pola magnetyczne
Produkcja
Wytwarzanie silnych pól magnetycznych (większych niż 1 T) wymaga zastosowania elektromagnesu składającego się z cewki przewodzącego drutu zwanego solenoidem, przez który przepływa prąd elektryczny.
Napotkane problemy
Urządzenie elektromagnesu podlega dwóm ograniczeniom:
- efekt Joule'a, który ma tendencję do topienia drutów uzwojenia, gdy energia , która ma być rozproszona w postaci ciepła, staje się zbyt duża dla materiału;
- „ciśnienie magnetyczne”, mechaniczne oddziaływanie na uzwojenie wynikające z sił Lorentza na przewodach. To promieniowe ciśnienie magnetyczne jest skierowane na zewnątrz cewki i ma tendencję do jej rozrywania.
Rozwiązania techniczne
- Aby przeciwdziałać efektowi Joule'a, stosuje się dwie możliwości:
- zastosowanie materiału nadprzewodzącego poniżej jego temperatury krytycznej. Ta możliwość jest ograniczona, ponieważ istnieje krytyczne pole magnetyczne, powyżej którego znika nadprzewodnictwo materiału.
- chłodzenie cieczą uzwojenia w celu usunięcia nadmiaru energii Joule'a. Typowe natężenie przepływu wynoszące 300 litrów wody na sekundę umożliwia osiągnięcie około trzydziestu tesli ...
- Aby przeciwdziałać ciśnieniu magnetycznemu, konieczne jest zastosowanie przewodnika mocniejszego niż miedź i wykonanie mechanicznych wzmocnień na zewnątrz uzwojenia.
Rząd wielkości
Pola statyczne
|
|
---|
Źródło = elektromagnes Faradaya (1840)
|
b≃1 T{\ Displaystyle B \ simeq 1 \ \ mathrm {T}}
|
Source = 50 ton elektromagnes zainstalowany w laboratorium Bellevue (początek XX th wieku), zużywa 100 kW
|
b≃7 T{\ Displaystyle B \ simeq 7 \ \ mathrm {T}}
|
Source = cewka nadprzewodzące (początku XXI th wieku)
|
b≃20 T{\ Displaystyle B \ simeq 20 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = elektromagnetyczny płyn chłodzący (poczynając od XXI p wieku)
|
b≃33 T{\ Displaystyle B \ simeq 33 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = hybryda elektromagnes (nadprzewodzące + chłodziwa - początku XXI p wieku) zużywające moc 20 MW
|
b≃45 T{\ Displaystyle B \ simeq 45 \ \ mathrm {T}}
|
Jest prawie niemożliwe, aby lepiej zrobić w chwili obecnej (rekord uzyskany w 2019 roku wynosi 45,5 T ). Aby przejść wyżej, używamy prądu przejściowego , który krąży tylko przez krótki czas, aby następnie pozwolić uzwojeniu ostygnąć. W ten sposób produkujemy tak zwane pola pulsacyjne .
Pola pulsujące bez zniszczenia źródła
|
|
---|
Source = elektromagnes wzmocnione monolityczne (początku XXI th wieku)
|
b≃60 T pminierewniet 100 ms{\ Displaystyle B \ simeq 60 \ \ mathrm {T} \ \ mathrm {zawieszka} \ 100 \ \ mathrm {ms}}
|
Źródło = cewki zagnieżdżające (22 czerwca 2011 - Rekord świata)
|
b≃91.4 T pminierewniet qumilqumis ms{\ Displaystyle B \ simeq 91,4 \ \ mathrm {T} \ \ mathrm {zawieszka} \ \ mathrm {trochę} \ \ mathrm {ms}}
|
Pola pulsujące ze zniszczeniem źródła
|
|
---|
Source = cewka monoturn (początku XXI th wieku)
|
b≃300 T{\ Displaystyle B \ simeq 300 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = generator elektromagnetyczny sprężania Strumień: osiowy przewężenia przez siły elektromagnetyczne (na początku XXI p wieku)
|
b≃600 T{\ Displaystyle B \ simeq 600 \ \ mathrm {T}}
|
Źródło = generatora magneto kumuluje : elektromagnes + zamknięcia magnetycznego materiału wybuchowego za pomocą linii terenowych (w połowie XX p wieku)
|
b≃2000 T{\ Displaystyle B \ simeq 2000 \ \ mathrm {T}}
|
Powiązane artykuły
Linki zewnętrzne
Bibliografia
- Geert Rikken; Fizyka w intensywnym polu magnetycznym , konferencja wygłoszona na Université de Tous Les Savoirs (18 lipca 2005). Wideo dostępne w formacie Real Video .
Bibliografia
-
„ Obserwatorium magnetyczne w Chambon-la-Forêt ” , na stronie ipgp.fr (przeglądano 30 września 2010 ) .
-
„ Pomiar pola magnetycznego Ziemi ” , na chimix.com (dostęp 30 września 2010 ) .
-
(w) Seungyong Hahn Kwanglok Kim Kwangmin Kim, Hu Xinbo, Thomas Painter i wsp. , „ Pole magnetyczne prądu stałego 45,5-tesli generowane za pomocą wysokotemperaturowego magnesu nadprzewodzącego ” , Nature ,12 czerwca 2019 r( DOI 10.1038 / s41586-019-1293-1 ).
-
Christine Bohnet; Rekord świata: Najwyższe pola magnetyczne powstają w Dreźnie , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (komunikat prasowy z dnia 28 czerwca 2011).
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">