Tinkham の超電導の本を読んでいます。
原著 P.195 で、加速器に使われる超伝導マグネットと常伝導パルスマグネットの「エネルギー貯蔵比」を比較しています。
エネルギー貯蔵比は次の式で定義されています。
E / ΔE(E: コイルに蓄えられる磁気エネルギー、ΔE:1 サイクルでのエネルギー損失)
超伝導マグネットでは、ΔE は磁気ヒステリシスによる損失です。
常伝導パルスマグネットでは、この比を
E / ΔE ~ τ / Δt
として超伝導マグネットと比較しています。
τ はコイルの時定数(インダクタンス/抵抗値)であり、Δt はパルス幅です。パルス幅の定義は書かれていませんが、おそらくインダクタンスやコンデンサバンクの容量などによる値だと思っています。
そこで疑問なのですが
・超伝導コイルは電流が流れ続け、持続的な磁場を発生するものと認識していたが、加速器に用いられる超伝導マグネットは過渡的な高磁場を発生させるためのものなのか
・常伝導マグネットのエネルギー貯蔵比を大まかに τ / Δt としているが、その根拠は何か
です。
アドバイスでもいいので、何かご回答をいただけるとうれしいです。
よろしくお願いします。
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
Δtというのは、充電開始から放電完了までの時間かと思います。
エネルギー損失の時定数をτとすると、運転中の電力損失Pl=E/τになります。
運転時間の間のエネルギー低下が十分小さいとすると、この間のエネルギー損失ΔE=PlΔt=EΔt/τになり、
E/ΔE=E/(EΔt/τ)=τ/Δtになります。
加速器に限らず、パルス的な磁場発生をする超伝導コイルはあったかと思います。
余談ですが、超伝導コイルのエネルギー蓄積効率を扱うときには、コイル内部での損失以外に、つながっている電源などの損失や冷凍機の動力も損失として加算することが多いかと思います。
この回答への補足
>運転中の電力損失Pl=E/τ
>運転時間の間の(略)エネルギー損失ΔE=PlΔt
すみません、この部分が理解できません。
知識不足で申し訳ありませんが、詳しく教えていただけないでしょうか。
運転中というのはコンデンサからコイルに放電してしている間ということですよね。
No.2
- 回答日時:
エネルギーEが時定数τで減衰するということは、E=E0 exp(-t/τ)の形になることをあらわします。
P=dE/dt=-E0/τ exp(-t/τ)=-E/τ になります。
符号が負になるのは、時間とともにエネルギーが減少する(損失になっている)ことをあらわしています。
パルス幅Δtに関して。
#1では運転パターンを、SMESのような充放電するタイプのコイルを想定していました。
ご質問では、パルス磁場発生コイルなので、ちょっと違って、「生成磁場が所定の値になってから、実験終了(磁場の利用が完了するまで)」になるかもしれません。
(どちらの場合でも、計算が成立するのは磁気エネルギーEの変化が十分小さい時間、なら、同じ結果にはなります。)
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 ①超伝導体を利用したMRIはなぜ高磁場を作ることができるのでしょうか? 「外部からの磁場を遮断して、 4 2023/06/26 12:05
- 物理学 超伝導体 2個を近づけた場合 1 2022/03/29 07:06
- 物理学 自己インダクタンスについて 導線回路に電流が流れているとき、電流とその電流によって発生する導線回路を 1 2023/05/22 15:02
- 物理学 永久磁石MRI5台、超伝導磁石3台 磁石以外のハードウェアやソフトウェアをすべて自前で開発 とある大 4 2023/06/12 00:47
- 工学 超電導に関する実験で、永久磁石を用いて超電導線材を着磁させて補足磁場の測定実験を行っているのですが、 2 2023/07/08 17:21
- 物理学 (2)コイルの位置での磁束密度の大きさと向きを求めよ、ただし、コイル内では磁束密度の大きさは場所によ 1 2023/05/07 01:40
- 物理学 半径a,bの同心球の間に誘電率ε, 電気伝導率σの物質をつめ, 内球に電荷Qを与えるとき, 物質内に 3 2023/03/23 11:00
- 電気工事士 【電気】電線の結合部は銅が一般的に用いられますが、この銅で圧着するのは、電気伝導性が高 2 2023/07/16 20:32
- その他(暮らし・生活・行事) アロンアルファの痕と付着物を除去する方法を教えて下さい。 5 2023/08/09 22:28
- その他(自然科学) 電磁波の周波数と熱について教えて下さい。 電磁波の波長とエネルギーについて、雑学として興味があります 6 2022/04/18 20:00
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
ラジオのチューニングの原理に...
-
単相誘導機のくま取りコイル型...
-
図のように磁性体の中に導線が...
-
モータコイルの焼損の原因は?
-
空隙付環状鉄心の磁束密度
-
電気回路の微分方程式について...
-
コイルの抵抗成分
-
中学生理科(高校入手問題)を...
-
直流機の電圧と磁束と回転数の関係
-
磁気回路について
-
コイルを鉄板で覆うと・・・
-
置くだけの充電器
-
相互インダクタンスについての...
-
電磁誘導のコイルの巻き方で、...
-
誘電起電力について。この(A)の...
-
物理の質問です。なぜベータト...
-
電磁学の問題《磁気:ソレノイ...
-
直流電圧計のマイナス目盛
-
発電機のコイルを作ろうと思っ...
-
コイルの動く向き
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
電磁学の問題《磁気:ソレノイ...
-
モータコイルの焼損の原因は?
-
ソレノイドコイルのコイル1巻あ...
-
電磁誘導のコイルの巻き方で、...
-
LCRのLって何の略ですか?
-
コイルの誘導起電力についてで...
-
一辺がLの正方形のコイルです。...
-
空隙付環状鉄心の磁束密度
-
コイルに交流を繋いでもショー...
-
コイルと磁石での発電の電圧の...
-
環状ソレノイドの用途
-
[一次コイルと二次コイルの周...
-
単相誘導機のくま取りコイル型...
-
線径とインダクタンスの関係
-
有限長ソレノイドコイルの磁場解析
-
可動コイル形電流計に交流電流...
-
センター試験物理 交流再
-
自己インダクタンスがコイルの...
-
ビオサバールの法則を使って磁...
-
直流電圧計のマイナス目盛
おすすめ情報