Приборы и техника эксперимента, 2020, № 5, стр. 156-157

Установка предназначена для создания импульсного магнитного поля с индукцией до 1.35 Тл в объеме до 20 × 20 × 40 мм. Магнитное поле создается с помощью соленоида, намотанного на каркас из пластика АБС. Катушка содержит 30 витков медного провода сечением 6 мм², уложенных в три слоя. Активное сопротивление катушки не более 25 мОм, индуктивность – 11 мкГн. Длина соленоида 40 мм, диаметр внутреннего канала – 25 мм.

Источник импульсного тока, принципиальная схема которого представлена на рис. 1, а его внешний вид показан на рис. 2, построен по традиционной схеме: источник энергии, накопитель в виде батареи конденсаторов, коммутационный ключ [1]. В качестве источника энергии используется трансформатор Tр1, питаемый от сети переменного тока. Вторичная обмотка трансформатора имеет подвижный контакт, позволяющий регулировать напряжение, которое через выпрямительный мост D₁ и ограничительный резистор R₁ сопротивлением 4.7 Ом заряжает батарею конденсаторов С₁–С₄₀. Общая емкость батареи составляет 40 мФ, запасенная энергия 50 Дж при напряжении 50 В, достаточном для создания тока в соленоиде L₁ до 2 кА.

Рис. 1.

Принципиальная схема установки для создания импульсного магнитного поля. D₁ – KBU1010, D₂ – T132, D₃ – Д242, D₄ – N4007; С₁–С₄₀ – К50-35 на напряжение 63 В, реле – NRP-12-A-12D-H.

Рис. 2.

Внешний вид установки для создания импульсного магнитного поля.

Открытие тиристора D₂ и соответственно запуск импульса магнитного поля производится кнопочным выключателем SB₁, одновременно с этим реле K₁ отключает батарею конденсаторов от источника тока, что обеспечивает полное закрытие тиристора после разряда батареи. При отжатии кнопочного выключателя SB₁ батарея обратно подключается к источнику V₁–D₁, заряжается и готова к следующему импульсу. Предохранитель Пр2 необходим на случай разрушения одного из электролитических конденсаторов и возникновения короткого замыкания в цепи батареи.

Чтобы после окончания работы с установкой батарея не осталась заряженной, при выключении источника импульсного тока выключателем SA₁ реле К₂, питаемое зарядом конденсатора С₄₁, вызывает открытие тиристора и разряд батареи на соленоид. Напряжение на батарее можно контролировать с помощью вольтметра V, форму кривой тока можно наблюдать с помощью осциллографа, подключаемого к делителю R₄, R₅ через разъем X1.

Для гашения обратного выброса самоиндукции соленоида, если он в рамках эксперимента нежелателен, служит цепь из выключателя SA₂ и диода D₃.

Осциллограмма напряжения на соленоиде при напряжении заряда 38 В представлена на рис. 3. Максимальная индукция магнитного поля при наибольшем напряжении заряда 50 В составляет 1.35 Тл при общей длительности импульса 2.5–3 мс.

Рис. 3.

Осциллограмма напряжения на соленоиде.

Установка разработана для исследований влияния магнитного поля на жидкие кристаллы [2–6].

Исследование выполнено в рамках проекта РФФИ 18-42-030004-р_а и государственного задания № 0336-2019-0008.