1. 영구전류 인가실험 초전도 응용 연구실 석사 2학기 김영재.

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1 1. 영구전류 인가실험 초전도 응용 연구실 석사 2학기 김영재

2 1. 실험 소개 영구 전류는 초전도체의 “저항=0”인 특성에 의해서 가능하다.
전기적으로 외부와 연결되어 있지 않은 초전도체에 전자기 유도 법칙을 이용해서 전류를 인가하여 본다. 인가된 전류를 초전도체에서 발생하는 자기장을 측정하여 영구전류를 확인한다. 영구전류의 확인을 통해서 앞으로 손실없는 battery의 실현 가능성이나 응용 가능성을 검증해본다.

3 2. 관련 이론 : 자속 보존의 법칙에 의해서 제거된 자기장 만큼의 자기장을 발생시키는 전류가 유도된다.
전기회로에서 전류의 지속시간( )은 저항에 반비례 하여 결정된다. 회로에 흐르는 전류는 암페어의 법칙에 의해서 일정한 형태의 자기장을 발생한다.

4 3. 실험기기

5 4. 실험도

6 5. 실험 순서 (1) Magnet 안에 초전도체를 설치하여 영구전류 시스템을 완성한다.
영구전류 시스템을 전원장치와 결선하고 cryostat에 시스템을 설치한다. 전원장치를 끈 상태에서 자기장이 인가되는 지를 gauss meter로 확인한다. Power Supply를 켜고 Field Cooling을 수행한다.

7 6. 실험 순서 (2) 냉각이 완료 되면 magnet의 전원을 꺼준다.
Gauss meter를 이용해서 초전도링에 흐르는 전류를 확인한다. 일정한 시간간격으로 초전도링의 전류를 확인하여 전류가 얼마나 오래 흐르는 지를 확인하여 영구전류의 존재를 확인한다.

8 2. 자기부상실험 초전도 응용 연구실 석사 2학기 김영재

9 1. 실험 소개 초전도체의 완전반자성 특성은 외부 자기장의 자기압력에 대항하는 특성으로 자기장을 물리적인 힘으로 변환시켜줄 수 있다. 뿐만 아니라 제2종 초전도체의 경우 mixed state에서의 flux pinning에 의해서 자기장을 자신의 normal core에 가둬두어 좀더 안정적인 자기부상이 가능하다. 본 실험에서는 Field Cooling Process를 통해서 초전도체의 자기부상과 flux pinning을 각기 확인하고, 차세대 교통기술에의 응용 가능성을 검증한다.

10 2. 관련 이론 (1) 초전도체는 완전반자성에 의해서 외부자기장이 인가되었을 때 내부자기장을 0이 되도록 한다.
이때, 외부자기장을 배제하면서 생겨나는 위치에너지는 외부자기장의 자기압력을 이겨내면서 발생하는 힘이 원인이다. 임계자기장 이상의 자기압력을 받게 되면 초전도체에 퀜치가 발생하고 외부자기장은 초전도체의 내부로 침투하게 된다.

11 2. 관련 이론 (2) 제2종 초전도체는 혼합상태에서 상전도 부분인 normal core를 포함하게 된다.
Normal core에 외부자기장의 자하들이 pinning 되면 고정되어 움직일 수가 없다. Normal core의 pinning force를 크게 만들 수록 초전도의 임계특성이 좋아진다.

12 3. 실험 기기

13 4. 실험도

14 5. 실험 순서 초전도체를 비이커에 넣고 초전도체 위에 적당한 거리를 두고 영구자석을 설치한다.
자석을 설치한 상태에서 질소를 부어 초전도체를 냉각한다. 초전도체의 냉각이 끝나면 받침대를 제거하여 영구자석의 부상을 확인한다. 초전도체를 비이커에 넣고 초전도체의 아래에 적당한 거리를 두고 영구자석을 설치한다. 받침을 제거하여 초전도체의 pinning force에 의한 안정화 작용을 감상한다.