Особенности динамики нормальной зоны в сверхпроводниках с изменяющимся током

• Автор: Бузников, Никита Александрович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
ГЛАВА 2. УСКОРЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ В
СВЕРХПРОВОДНИКЕ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ТОКОМ
2.1. Основные уравнения
2.2. Иерархия характерных масштабов скоростей изменения тока и
магнитного поля
2.3. Ускорение нормальной зоны при возрастании тока в
сверхпроводнике
2.4. Ускорение нормальной зоны при быстром уменьшении тока в
сверхпроводнике
ГЛАВА 3. КРИТИЧЕСКИЕ ЭНЕРГИИ ЛОКАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ
ИМПУЛЬСОВ
3.1. Размерный анализ
3.2. Аналитический метод вычисления критической энергии
3.3. Влияние быстрого изменения тока и магнитного поля на
величину критической энергии
ГЛАВА 4. ЗАРОЖДЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЗОНЫ В
СВЕРХПРОВОДНИКЕ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ТОКОМ
4.1. Зарождение нормальной зоны в сверхпроводнике с
локальными "слабыми областями"
4.2. Влияние природы центра зарождения фазы на динамику
перехода в нормальное состояние
4.3. Зарождение нормальной зоны при уменьшении тока
в сверхпроводнике
ГЛАВА 5. ПЕРЕХОД В НОРМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КАБЕЛЯ
5.1. Описание модели
5.2. Режимы перераспределения тока в сверхпроводящем кабеле
5.3. Область стабильности сверхпроводящего кабеля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
А - площадь поперечного сечения композитного сверхпроводника
В - магнитное поле
В - скорость изменения магнитного поля
Щ - характерная скорость изменения магнитного поля, В0 = 3жф, (Тс -Т{]) ! К }
С - теплоемкость композита
е - энергия теплового импульса
еаА ~ характерная "адиабатическая" энергия, еас[ = АСки1(Тс - Т0)зп /рш/5
еЬ ~ характерная "тепловая" энергия, е = С(Тс -Т0)(кА3 /кР)1и
еС~ критическая энергия
е5- электрическое поле в сверхпроводящем состоянии
Ес~ электрическое поле потери устойчивости, Ес = /г(Тс - Т0 )Р] / А]2
к - коэффициент теплоотвода
і - безразмерный ток, і = 1 / /я
I - транспортный ток
*т- минимальный ток существования нормальной зоны
7Р- минимальный ток распространения нормальной зоны
V ток потери устойчивости сверхпроводящего состояния
* I - ч ток потери устойчивости сверхпроводящего состояния в "слабой области"
*5- критический ток
/ - скорость изменения тока
/о - характерная скорость изменения тока, І0 = &л/і](Тс -Т0)/р0Н]2
і - плотность тока
]$ ~ критическая плотность тока
и - параметр вольт-амперной характеристики сверхпроводника
к - теплопроводность композита
L - длина сверхпроводящего образца
асі _ характерная "адиабатическая" длина, ~[к(Тс -Т0) / р]2]ІІ2

(2.38)
»ad V1 “ г ~ Vs
где =va112 = jsC [pk /(Tc-T0)u2 - характерная скорость в адиабатическом пределе. Уменьшение /q с ростом / и В приводит к сильной зависимости от этих величин скорости распространения нормальной зоны. Отметим, что при I = В = О формулы (2.37) и (2.38) совпадают со стандартной формулой (2.36) для скорости распространения нормальной зоны.
На рис.4 приведена зависимость скорости распространения нормальной зоны v от I при различных значениях I, построенная в соответствии с формулой (2.36) с тепловыделением qs, определяемым выражениями (2.37), (2.19) и (2.20) при В = 0. Зависимости о от 1 при различных значениях I показаны сплошными линиями на рис.5. Из рис.4 и рис.5 видно, что существенные изменения в зависимости v(I) происходят при относительно больших скоростях увеличения тока />>70. Для фиксированного тока I из интервала метастабильности проводника /р < / < iq с ростом скорости ввода тока в композитный сверхпроводник 1 величина скорости распространения нормальной зоны изменяется от п-г’д до V » ьу.
На рис.6 приведено сравнение теоретической зависимости и от I (2.38) (сплошная линия) с экспериментальными данными [79,81]. В условиях экспериментов [79,81] {В / В0) / (///0) «1, что позволяет пренебречь влиянием В на v. Рис.6 показывает, что теория качественно верно объясняет резкое возрастание скорости нормальной зоны V и удовлетворительно описывает экспериментальные данные. Количественное расхождение между теорией и экспериментом связано как с существенным разбросом экспериментальных данных, так и с приближениями, сделанными для получения аналитической зависимости v(I).
В частности, в рамках модели со ступенчатым тепловыделением (2.34) скорость нормальной зоны v обращается в бесконечность при 7-/q(/), так как 1 - i„ - <7S (7q ) = 0. В то же время, экспериментальные данные указывают на высокую (н~103 м/с), но конечную скорость распространения нормальной зоны.