Эквивалентная электрическая схема сверхпроводников на основе двухжидкостной модели при переменных токах (2023)

Рассмотрены переходные процессы в сверхпроводниках, протекающие при замыкании ключа (или его размыкании) в электрической цепи на постоянном токе, а также процессы при синусоидальном изменении электродвижущей силы (ЭДС) источника тока. Для описания переходных процессов представлена эквивалентная электрическая схема сверхпроводников в соответствии с двухжидкостной моделью, согласно которой все электроны в сверхпроводнике разделены на два типа – сверхпроводящие и нормальные. При этом впервые введены инерционные индуктивности для сверхпроводящих и нормальных электронов Ls и Ln, характеризующих динамику ускорения различных «сортов» электронов вследствие возбуждения электрического поля при переменных условиях, а также эффективное сопротивление Rn для описания диссипации энергии при возбуждении нормальных электронов. Получены зависимости нормального и сверхпроводящего токов, электрического поля в сверхпроводниках от частоты ЭДС источника тока, вычислены средняя мощность источника тока и тепловыделение за счет джоулевых потерь в сверхпроводнике при возбуждении нормальных электронов в зависимости от частоты и температуры.

The paper considers transient processes in superconductors that occur when a key is closed (or opened) in an electrical circuit at direct current, as well as processes with a sinusoidal change in the electromotive force (EMF) of a current source. To describe transients, an equivalent electrical circuit of superconductors is presented in accordance with a two–fluid model, according to which all electrons in a superconductor are divided into two types – su-perconducting and normal. At the same time, inertial inductances were introduced for the first time for superconducting and normal electrons Ls and Ln characterizing the dynamics of acceleration of various types of electrons due to the excitation of an electric field under varia-ble conditions, as well as effective resistance to describe energy dissipation when normal elec-trons are excited. The dependences of the normal and superconducting currents and the elec-tric field in superconductors on the frequency of the EMF of the current source are obtained, the average power of the current source and heat generation due to Joule losses in the super-conductor during excitation of normal electrons depending on frequency and temperature are calculated.

Тип: Статья
Автор (ы): Осипов Константин Анатольевич
Соавтор (ы): Варюхин Антон Николаевич, Овдиенко Максим Александрович, Гелиев Александр Валикоевич

Идентификаторы и классификаторы

SCI
Физика
УДК
538.945. Сверхпроводимость
Префикс DOI
10.51368/2307-4469-2023-11-5-363-383
eLIBRARY ID
50498291
Текстовый фрагмент статьи