Magnetfeltstyrke
Den styrken av det magnetiske felt er et mål på viktigheten av et magnetisk felt . Enheten i det internasjonale systemet for enheter er tesla (T). Blir noen ganger brukt gauss (G), hvor: .
1 G=10-4 T{\ displaystyle 1 \ \ mathrm {G} = 10 ^ {- 4} \ \ mathrm {T}}
Magnitude feltstyrker
Kilde = menneskelig hjerne; felt målt på overflaten av hodeskallen
|
B≃10-15 T{\ displaystyle B \ simeq 10 ^ {- 15} \ \ mathrm {T}}
|
Typisk felt i interstellært vakuum, målt av en romføler
|
B≃10-6 T{\ displaystyle B \ simeq 10 ^ {- 6} \ \ mathrm {T}}
|
Kilde = Jord; felt målt på overflaten |
B=4,7.10-5 T≃0,5 G{\ displaystyle B = 4,7.10 ^ {- 5} \ \ mathrm {T} \ simeq 0,5 \ \ mathrm {G}}
|
Kilde = uendelig rettlinjet ledning i vakuum med en strøm på I = 10 A; felt målt i en avstand r = 2 cm fra ledningen (feltets linjer er så sirkulære sentrert på ledningen)
|
B=μ0Jeg2πr=10-4 T{\ displaystyle B = {\ frac {\ mu _ {0} I} {2 \ pi r}} = 10 ^ {- 4} \ \ mathrm {T}}
|
Source = permanentmagnet ; felt målt noen få millimeter fra overflaten
|
B≃0,1 på 1 T{\ displaystyle B \ simeq 0,1 \ \ mathrm {a} \ 1 \ \ mathrm {T}}
|
Kilde = elektromagnet til vikling ; felt målt inni
|
B≃10 på 100 T{\ displaystyle B \ simeq 10 \ \ mathrm {a} \ 100 \ \ mathrm {T}}
|
Kilde = magnetar , en type nøytronstjerne
|
B≃10+11 T{\ displaystyle B \ simeq 10 ^ {+ 11} \ \ mathrm {T}}
|
Sterke magnetfelt
Produksjon
Produksjon av intense magnetfelt (større enn 1 T) krever bruk av en elektromagnet som består av en ledningstrådsspole kalt en solenoid som en elektrisk strøm strømmer gjennom.
Problemer oppstått
Elektromagnetenheten er underlagt to begrensninger:
- Joule-effekten, som har en tendens til å smelte ledningene til viklingen når energien som skal spres i form av varme blir for stor for materialet;
- "magnetisk trykk", mekanisk påvirkning av viklingen som følge av Lorentz-krefter på ledningene. Dette radiale magnetiske trykket er rettet mot utsiden av spolen og har en tendens til å sprekke sistnevnte.
Tekniske løsninger
- For å motvirke Joule-effekten brukes to muligheter:
- bruk av et superledende materiale under kritisk temperatur. Denne muligheten er begrenset, fordi det er et kritisk magnetfelt over hvilket materialets superledningsevne forsvinner.
- væskekjøling av viklingen for å fjerne overflødig Joule-energi. En typisk strømningshastighet på 300 liter vann per sekund gjør det mulig å nå rundt tretti tesla ...
- For å motvirke det magnetiske trykket er det nødvendig å bruke en leder som er sterkere enn kobber og å konstruere mekaniske forsterkninger utenfor viklingen.
Størrelsesorden
Statiske felt
|
|
---|
Kilde = Faraday-elektromagnet (1840)
|
B≃1 T{\ displaystyle B \ simeq 1 \ \ mathrm {T}}
|
Source = 50 tonn elektromagnet installert i laboratoriet Bellevue (begynnelsen av XX th århundre), forbruker 100 kW
|
B≃7 T{\ displaystyle B \ simeq 7 \ \ mathrm {T}}
|
Source = solenoid superledende spole (begynnelsen av det XXI th århundre)
|
B≃20 T{\ displaystyle B \ simeq 20 \ \ mathrm {T}}
|
Kilde = solenoid væskekjøling (begynnelsen av XXI - tallet)
|
B≃33 T{\ displaystyle B \ simeq 33 \ \ mathrm {T}}
|
Source = hybrid elektromagnet (superledende + kjølevæske - tidlig XXI th århundre) forbruker en kraft på 20 MW
|
B≃45 T{\ displaystyle B \ simeq 45 \ \ mathrm {T}}
|
Det er neppe mulig å gjøre det bedre for tiden (rekorden oppnådd i 2019 er 45,5 T ). For å gå høyere bruker vi en forbigående strøm , som bare sirkulerer i kort tid, for å la viklingen kjøle seg ned etterpå. Vi produserer dermed såkalte pulserende felt .
Pulserte felt uten ødeleggelse av kilden
|
|
---|
Kilde = elektromagnetforsterket monolitisk (begynnelsen av XXI - tallet)
|
B≃60 T seikkedpåikket 100 ms{\ displaystyle B \ simeq 60 \ \ mathrm {T} \ \ mathrm {anheng} \ 100 \ \ mathrm {ms}}
|
Kilde = hekkende spoler (22. juni 2011 - verdensrekord)
|
B≃91.4 T seikkedpåikket quelques ms{\ displaystyle B \ simeq 91.4 \ \ mathrm {T} \ \ mathrm {pendant} \ \ mathrm {some} \ \ mathrm {ms}}
|
Pulserte felt med ødeleggelse av kilden
|
|
---|
Source = spiral monoturn (begynnelsen av det XXI th århundre)
|
B≃300 T{\ displaystyle B \ simeq 300 \ \ mathrm {T}}
|
Source = generator kompresjonselektromagnetisk fluks: aksial innsnevring av elektromagnetiske krefter (tidlig XXI th århundre)
|
B≃600 T{\ displaystyle B \ simeq 600 \ \ mathrm {T}}
|
Source = magneto-kumulativ generator : elektromagnet + magnetisk innesperring av den eksplosive av feltlinjene (midten XX th -tallet)
|
B≃2000 T{\ displaystyle B \ simeq 2000 \ \ mathrm {T}}
|
Relaterte artikler
Eksterne linker
Bibliografi
- Geert Rikken; Fysikk i et intenst magnetfelt , konferanse gitt på Université de Tous Les Savoirs (18. juli 2005). Video tilgjengelig i ekte videoformat .
Referanser
-
" Magnetic observatory at Chambon-la-Forêt " , på ipgp.fr (konsultert 30. september 2010 ) .
-
" Måling av jordens magnetfelt " , på chimix.com (åpnet 30. september 2010 ) .
-
(in) Seungyong Hahn Kwanglok Kim Kwangmin Kim, Hu Xinbo, Thomas Painter et al. , " 45,5-tesla likestrømsmagnetfelt generert med en høytemperatur superledende magnet " , Nature ,12. juni 2019( DOI 10.1038 / s41586-019-1293-1 ).
-
Christine Bohnet; Verdensrekord: De høyeste magnetfeltene er opprettet i Dresden , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (pressemelding datert 28. juni 2011).
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">