Читатели, конечно, знают, что некоторые металлы и сплавы при очень низких температурах становятся сверхпроводниками, т. е. приобретают способность проводить ток без электрических потерь. Возбужденный в кольцевом проводнике ток течет по нему неограниченно долго — до тех пор, пока проводник не будет выведен из сверхпроводящего состояния. Вместе с кольцевым током поддерживается и связанное с ним магнитное поле.
Температуры, при которых наступает сверхпроводимость, всегда очень низки — порядка нескольких Кельвинов. Кроме того, они зависят от напряженности магнитного поля. Необходимые для поддержания сверхпроводимости температуры с увеличением поля еще более понижаются (рис. 44). В настоящее время для изготовления сверхпроводящих обмоток чаще всего используют сплав ниобия с титаном. С его помощью удается получать магнитные поля до 6 Тл (напомним, что в магнитах с железным ярмом насыщение наступает при 2–2,5 Тл).
Рис. 44. Связь. между индукцией магнитного поля и температурой перехода в сверхпроводящее состояние для сплава NbTi.
В отличие от обычных электромагнитов в сверхпроводящих магнитах на поддержание магнитного поля не приходится тратить энергию, однако ее нужно тратить на охлаждение сверхпроводящих обмоток, которые непрерывно получают тепло от окружающих предметов. Поддерживать обмотки в сверхпроводящем состоянии оказывается непросто и недешево, поскольку, как уже говорилось, сверхпроводимость возникает только при очень низких температурах. При таких температурах — и при нормальном давлении — отвердевают все вещества, кроме гелия, который остается жидким. Поэтому для охлаждения магнитов используются трубки, по которым прокачивается жидкий гелий (иногда вместо жидкого гелия используется смесь жидкого и газообразного гелия). Очень низкие температуры часто так и называют гелиевыми.
Работа со сверхпроводящими магнитами требует осторожности. Представим себе, что по какой-нибудь причине небольшой участок обмотки слегка нагрелся и перешел из сверхпроводящего в нормальное состояние. На этом участке начинает выделяться джоулево тепло, которое нагревает обмотку и переводит в нормальное состояние ее соседние участки. Процесс нагрева продолжается до тех пор, пока в тепло не перейдет вся энергия магнитного поля. Эта энергия отнюдь не мала. Можно показать, что заключенная в магнитном поле энергия
