Issue
J. Phys. France
Volume 31, Number 4, avril 1970
Page(s) 357 - 367
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01970003104035700
J. Phys. France 31, 357-367 (1970)
DOI: 10.1051/jphys:01970003104035700

Pénétration de l'induction, champ électrique et pertes dans les supraconducteurs de seconde espèce impurs présentant un courant de surface

G. Fournet et A. Mailfert

Laboratoire de Génie Electrique L. C. I. E. de la Faculté des Sciences de Paris 33, avenue du Général-Leclerc, 92, Fontenay-aux-Roses


Abstract
The behaviour of hard superconductors in a. c. magnetic fields is studied. The other works on the same subject used the critical state model, supposing that the bulk critical current density j depends on the magnetic induction B on each point by the way of a mere algebric relation; in this paper, the authors use the critical state model in the general form where j is any function of B ; a critical surface current is also considered. Rigourous expressions of the electric field at each point are given, and a method of measurement of the critical current densities at low magnetic field is deduced. The behaviour of hard superconductors for several critical state laws are then calculated. Experiments, performed noticeably with Nb - 25 % Zr, show a good fit with the theoretical results. At last, the losses are calculated, and the rigourous theoretical relations obtained for some critical laws show that several expressions given by other works are very approximated.


Résumé
Les auteurs analysent en détail le comportement d'un supraconducteur de deuxième espèce impur en présence d'un champ magnétique alternatif. Alors que les études antérieures sur le même sujet admettaient pour hypothèse l'existence d'une densité de courant critique en volume qui dépende de l'induction en tout point au moyen d'une relation algébrique simple, les auteurs utilisent ici l'hypothèse des états critiques sous la forme générale où la densité de courant critique est une fonction quelconque de l'induction ; un courant de surface critique est également pris en compte. Des expressions rigoureuses du champ électrique en tout point du matériau sont indiquées, et on en déduit une méthode de mesure des densités critiques, ainsi que la prévision du comportement des matériaux pour diverses formes analytiques des densités critiques. Des expériences réalisées en particulier sur le Nb - 25 % Zr ont confirmé les prévisions théoriques. Enfin, le calcul rigoureux des dissipations de puissance est effectué, et les expressions théoriques des pertes obtenues pour plusieurs formes de la densité de courant critique montrent que certaines des relations proposées par d'autres auteurs ne sont qu'approchées.

PACS
7425 - Properties of type I and type II superconductors.
7470 - Superconducting materials.

Key words
superconducting materials -- superconductivity