Магнит за три тысячелетия - [41]

важно то, что он демонстрирует идеальный диамагнетизм некоторых

сверхпроводников. В диамагнитное тело не могут приникнуть силовые линии

магнитного поля: диамагнетик является для силовых линий магнитного поля

непреодолимой преградой, стеной, непроницаемой плоскостью.

Диамагнетизм сверхпроводников — это поверхностный эффект, распространяющийся на

глубину порядка 0,001 мм. Поверхность сверхпроводника превращается в

своеобразное "магнитное зеркало", отражающее силовые линии внешнего магнитного

поля. Можно считать, что и оригинал — падающий магнит, и отражение его в

"магнитном зеркале" обладают абсолютно идентичными магнитными полями. Под тем

местом, где у оригинала находится северный полюс, возникает отражение северного

полюса. Эти полюсы отталкиваются до тех пор, пока не устанавливается равновесие;

сила отталкивания магнита и его "двойника" становится равной массе магнита.

Принцип магнитного зеркала может найти многочисленные применения. Например, в

электронных микроскопах, где пучок электронов фокусируется магнитным полем,

фольга из сверхпроводника позволит до такой степени повысить разрешающую

способность микроскопа, что станут различимыми отдельные атомы.

Магнитные свойства сверхпроводящего и нормального состояний проводника настолько

различаются, что можно говорить о двух разных материалах. Из этого, в частности,

следует, например, что сверхпроводящее кольцо вовсе не должно иметь дырку —

отверстие в обычном механическом смысле. Сверхпроводящая пластинка, не имеющая

отверстий, может считаться в магнитном отношении кольцом, если хотя бы в одной

ее точке, не соприкасающейся с краем, сверхпроводимость нарушена.

Несверхпроводящую, или "нормальную", зону в сверхпроводнике можно создать

различными способами: нагревать его в какой-либо точке до температуры,

превышающей критическую, сделать сильным местное магнитное поле; освещать узким

пучком света небольшую область сверхпроводника (в последнем случае

сверхпроводимость также теряется вследствие выделения тепла).

Если воспользоваться тем, что расположение нормальной области ("отверстия") на

поверхности сверхпроводника легко менять, можно создать накопитель магнитного

потока, или, как его иногда называют, топологический генератор. Особенно

примечательным в этой конструкции является то, что постоянный ток снимается с

неподвижной части устройства. По сути дела, это устройство есть бесколлекторный

генератор постоянного тока, принципиальная неосуществимость которого была

многократно доказана. В настоящее время в советских, американских и голландских

лабораториях работают многие сотни таких "неосуществимых" устройств.

К числу устройств, считавшихся невозможными, относится и трансформатор

постоянного тока. Получить постоянный ток во вторичной обмотке

несверхпроводящего трансформатора действительно невозможно. Если подать на его

первичную обмотку постоянный ток, то во вторичной обмотке появится слабый

импульс тока, но он быстро затухает вследствие электрического сопротивления

вторичной обмотки.

Если же вторичная цепь трансформатора будет сверхпроводящей, то при подаче тока

в первичную обмотку во вторичной наведется ЭДС, вызывающая ток, который не может

затухнуть даже тогда, когда уже нет вызвавшей его ЭДС. С помощью таких

трансформаторов постоянного тока удавалось, подавая в криостат с жидким гелием

небольшой ток по тонким проводникам, трансформировать его, доводя до 25 тыс. А.

Таким образом, особые свойства сверхпроводников были поставлены на борьбу с

трудностями, проистекающими из тех же особых свойств. Благодаря такому подходу

уже разработаны генераторы и трансформаторы, с помощью которых сверхпроводящий

электромагнит может снабжаться током в несколько тысяч ампер! И этот ток

циркулирует по сверхпроводящей обмотке в то время, когда из области с комнатной

температурой к генератору или к трансформатору подается ток силой всего в

несколько ампер.

Эти устройства помогают также сократить потребление сверхпроводящими магнитами

жидкого гелия, т. е. сделать их еще более экономичными.

Какие прогнозы можно уже сейчас делать относительно будущего сверхпроводящих

магнитов? Теперь ясно, что недалеко то время, когда будут построены

сверхпроводящие магниты, создающие поле около 25 Тл в рабочем объеме, измеряемом

несколькими кубическими метрами.

Потребители просыпаются…

Про магнитные органы, про "магнитные Биллы" и "магнитные Форды"; как магнитами

просеивать зерно, сортировать руду, чистить пляжный песок и ловить преступников;

о магнитных поездах без колес, магнитных игрушках и магнитных щупальцах;

наконец, о фокусниках, мистификаторах и проходимцах, которые умеют обманывать

людей, пользуясь тем, что магнитное поле всесильно, но невидимо.

После открытий Романьози, Эрстеда, Ампера, Стерджена, Генри и Джоуля

человечество получило в свои руки магниты неслыханной доселе силы. Куда

направить эту мощь? Легкость получения больших усилий с помощью электромагнитов

побуждала использовать эти новинки буквально во всех устройствах, где

требовалось приложить хоть мало-мальски серьезное усилие. Ученые на несколько

лет уподобились мальчику, который, впервые получив магнит в руки, пытается