Site Loader
Posted on 07.01.2023

Впервые создана магнитная «червоточина» / Хабр

«Кротовые норы» — это космические туннели, с помощью которых можно связать две удаленные области нашей Вселенной. Они были популяризированы известными физиками-теоретиками и многими авторами (книги, фильмы) научной фантастики, вроде: Stargate, Star Trek или одним из самых новых Interstellar. Используя современные технологии, было бы невозможно создать гравитационную червоточину только потому, что потребовалось огромное количество гравитационной энергии, а мы ещё не знаем как её генерировать. Однако в электромагнетизме, прогресс метаматериалов и эффекта невидимости позволили исследователям нескольких проектов продвинутся в достижении цели.

Ученые кафедры физики из лаборатории Автономного университета Барселоны (the Department of Physics at the Universitat Autònoma de Barcelona) разработали и создали первую экспериментальную червоточину, которая может соединить две области пространства с помощью магнита. Она состоит из туннеля, который передает магнитное поле из одной точки в другую, и при этом само поле нельзя обнаружить, оно просто невидимо весь путь.


Исследователи использовали метаматериалы и метаповерхности, чтобы построить экспериментальный туннель. От источника: магнита или электромагнита магнитное поле появляется на другом конце червоточины в виде изолированного магнитного монополя. Сам этот результат уже является достаточно странным, а наличие магнитного монополя (монополь — это магнит только с одним полюсом) делает его уникальным, так как такого явления не существует в природе. А основной эффект в том, что магнитное поле путешествуют из одной точки в другую через измерение, которое находится за пределами, хорошо известных нам, трех измерениях.

Сама червоточина, в этом эксперименте является сферой из различных слоев: внешний слой с ферромагнитной поверхностью, второй внутренний слой, выполнен из сверхпроводящего материала, а внутренний ферромагнитный лист, свернут в цилиндр и пересекает сферу от одного конца до другого. Сфера выполнена таким образом, чтобы нельзя было обнаружить магнитное поле снаружи.

Магнитная червоточина является аналогом гравитационного, так как «изменяет топологию пространства, как будто внутренняя область была магнитно стерта из пространства», — объясняет Алвар Санчес (Àlvar Sánchez), ведущий исследователь.

Эти же исследователи уже создавали магнитные волокна в 2014 году — устройства, которые способны транспортировать магнитное поле от одного конца до другого. Однако, это волокно можно было обнаружить с помощью магнита. Разработанная в настоящее время червоточина, является полностью трехмерным устройством, без возможности обнаружить магнитное поле.

Это открытие, большой шаг вперёд для сфер — где используются магнитные поля. Например в медицине. Возможно эта технология повысит комфорт пациентов при МРТ сканировании и им больше не придётся находится внутри детектора МРТ или позволит делать МРТ снимки различных частей тела одновременно.

Это исследование, опубликовано в

Scientific Reports. В разработке участвовали исследователи из the UAB Department of Physics Хорди Прат (Jordi Prat), Карлос Навау (Carles Navau) и Альвар Санчес (Àlvar Sánchez), который также является преподавателем в Академии ICREA.

Дополнительная информация Superconductivity Group UAB

Намагничивающие устройства для постоянных магнитов » Конструкторское бюро электроаппаратуры

Намагничивающие устройства для постоянных магнитов

Гусев С. А., Приказщиков А.В., Ткачишин Э.В.

Намагничивающие устройства (индукторные системы) – являются составной частью оборудования для импульсного намагничивания постоянных магнитов (ПМ) в рабочей области которых генерируется магнитное поле необходимой величины и конфигурации. Под рабочей областью индукторной системы понимается место расположения намагничиваемого ПМ (намагничиваемой части ПМ). Основные формы ПМ и виды их намагничивания представлены на сайте [2]. Индукторные намагничивающие системы можно разделить на два основных типа по характеру намагничивания ПМ (изделий с ПМ):

— однополюсные намагничивающие системы;

— многополюсные намагничивающие системы.

Однополюсные намагничивающие системы за один импульсный разряд намагничивающей установки производят намагничивание ПМ (или группы ПМ) в одном направлении в результате чего получаем магнит с полюсами «N» — «S» или часть поверхности магнита с полюсами «N» — «S».

Многополюсные намагничивающие системы состоят из двух и более однополюсных систем, позволяющих за один разрядный импульс намагнитить соответствующее число магнитов в одном направлении или с чередующейся полярностью. Оба типа индукторных систем могут быть выполненными одновитковыми или многовитковыми, они могут иметь разомкнутую или замкнутую (не полностью замкнутую) магнитную систему, по применяемости разделяются на используемые в составе бестрансформаторной импульсной установки [6] или в составе импульсной установки со специальным согласующим трансформатором, иметь естественное или принудительное (воздушное, водяное или масляное) охлаждение.

Примеры конструкций активной части одно и многополюсных индукторных систем, применяемых в импульсных намагничивающих установках с согласующим трансформатором представлены на Рис.1.

Рис.1 Активная часть индукторов для намагничивающей установки с согласующим трансформатором:

а) –А. с. СССР № 499592; б) –А.с. СССР №633080; в) – А.с. СССР №743045; г) – А.с. СССР №943869;

д) – А.с. СССР №955228; е) –А.с. СССР№1003159; ж) – А.с. СССР №907594; з)- А.с. СССР №1153362;.

и)-А.с. СССР №966759; к)-А.с. СССР №773751; л)- А.с. СССР №1069011; м)- А.с. СССР №987691.

 

Эффективность применения таких индукторных систем (их активной части) и расчетные параметры некоторых их типов достаточно подробно изложены в [4]. Конструкция представленных индукторных систем включают в себя кроме активной части механически прочную диэлектрическую оболочку (корпус), устройство фиксации (и перемещения) постоянного магнита и как опцию датчик температуры для защиты проводника активной части от перегрева.

В бестрансформаторных импульсных намагничивающих установках традиционно применяются многовитковые намагничивающие устройства. Для создания магнитного поля широкое распространение получили импульсные соленоиды.

Конструкция соленоидов, как правило, имеет форму тел вращения с цилиндрическим рабочим объемом и прямоугольным или трапециевидным осевым сечением. В ряде случаев соленоиды имеют эллиптическую или пирамидальную форму. Выбор той или иной геометрии обмотки соленоида определяется рядом причин-назначением соленоида, требованием к высокой равномерности поля в рабочем объеме или его конфигурации, механической прочностью конструкции, ее экономичностью и т.д. Возможны варианты конструкции с квадратной или прямоугольной формой намотки катушки соленоида, что требует высокой механической прочности изоляции обмоточного провода, корпуса системы и элементов крепления. Вопросы аналитического расчета магнитного поля импульсных соленоидов и основные элементы конструкции рассмотрены в ряде специальной технической литературе [1, 2, 3, 5] и других публикациях.

Все типы намагничивающих устройств решают задачу намагничивания большого разнообразия ПМ и различных систем с ПМ в зависимости от материала магнита, размеров, вида намагничивания, числа полюсов и т.

д. Для выполнения этих функций намагничивающие устройства должны обеспечивать широкий диапазон значений импульсного тока от 1 кА до 70 кА и длительность импульса от 50 мкс до 250 мс [7]. Производители намагничивающего оборудования разрабатывают и изготавливают сотни намагничивающих приспособлений практически для всех возможных применений. Отдельные образцы представлены на Рис.2 [8, 9].

Рис.2 Образцы намагничивающих устройств.

 

 

 

При проектировании намагничивающих устройств ставятся следующие цели:

-получение магнитного поля достаточного для намагничивания ПМ до требуемого уровня намагниченности;

-получение требуемого профиля магнитного поля;

-обеспечение заданной производительности с применением при необходимости систем охлаждения;

-обеспечение механической прочности;

-обеспечение безопасной работы устройства. 

 

Современные намагничивающие устройства становятся системами включающие в себя измерительные датчики магнитного поля ПМ, датчики температуры обмотки, системы линейного перемещения и позиционирования ПМ и измерительных элементов, элементы сигнализации и управления.

ООО «КБЭА» имеет опыт разработки и изготовления намагничивающих устройств для комплектации установок импульсного намагничивания [6], а также оказывает услуги по намагничиванию постоянных магнитов. Для качественного решения поставленной задачи может быть проведен аналитический расчет характеристик магнитного поля и что особенно важно, проведено моделирование магнитного поля рабочей зоны проектируемого намагничивающего устройства с применением программ ELCUT, FEMM, Рис.3.

 

а)


б)

Рис.3 Моделирование магнитного поля а)- магнитной системы стопорного устройства, б)- соленоида.

 

 Литература:

1.Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. М.; Наука, 1964.

2.Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте. – М.; Энергоатомиздат, 1988.

3.Монтгомери Д.Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов; Пер. с англ./Под ред. Н.Е.Алексеевского М. ; Мир,1971.

4.Нестерин В.А. Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов,-М.: Энергоатомиздат,1986.

5.Техника больших импульсных токов и магнитных полей. Под ред. В.С.Комелькова. М., Атомиздат, 1970.

6.http://kbea.ru

7. https://www.magsys.de/index.php/en/products-and-services/mc-magnetizer

8. https://maginst.com/products/fixtures/

9.https://www.imeter.com.cn/Product/Magnetic_Device/37.html


Влияние униполярных магнитных полей на поглощение ультрафиолета и испарение воды Валерий Шалатонин, Джеральд Х. Поллак :: SSRN

Скачать эту статью

Открыть PDF в браузере

Добавить бумагу в мою библиотеку

Делиться: