Создание в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова соленоида нового типа стало значительным техническим достижением. Этот импульсный магнит создает в зоне диаметром 8 см магнитное поле 30 Тл.

Новые способы получения сильного магнитного поля. Принцип концентрации тока

Озадачившись найти новые принципы получения сильного магнитного поля, основанные не на внезапном обрушивании на соленоид громадной энергии, а на каком-то ином принципе, советские электротехники Г. А. Бабат и М. С. Лозинский в 1940 г. опубликовали статью, в которой высказали идею о концентраторе потока.

Представим себе разрезанную трубку с током, замкнутую металлическим поршнем со стороны разреза. Внутри трубки ток создает магнитное поле, характеризующееся густотой магнитных силовых линий, т. е. числом их, приходящимся на единицу площади сечения внутренней области трубки. Если поршень внезапно ввести во внутреннюю область трубки, внутреннее сечение трубки резко сократится. Так как число силовых линий, сцепленных с трубкой, мгновенно измениться не может, плотность их в уменьшившемся сечении столь же резко возрастет. Следовательно, возрастут и магнитная индукция, и напряженность магнитного поля.

Принцип концентрации потока свёлся к тому, что поле относительно небольшой напряженности создается сначала в большом объеме, затем сечение магнитного потока резко сокращают, поле резко возрастает.

Используя идею Г. А. Бабата и М. С. Лозинского, Хауленд и Фонер создали концентратор без механического сокращения рабочей зоны магнита. Они выяснили, что, поместив внутри соленоида массивный виток с небольшим внутренним диаметром, можно также добиться эффекта концентрации: при импульсе тока во внешней обмотке в массивном витке наводятся вихревые токи, которые вытесняют магнитный поток к центральному отверстию массивного витка.

В то время как в соленоиде без массивного витка поле более 30 – 35 Тл получить весьма трудно, с помощью концентраторов было получено магнитное поле 45 Тл.

Магнитное поле 20 Тл в значительном объеме (примерно равном объему стакана) было получено в ходе других экспериментов: в объем вставлялись толстые фотоэмульсии для исследования ядерных процессов. Батарея конденсаторов при этом имела массу более 30 т.