Сверхпроводящий магнит с ключом

[IPhO-1994] Сверхпроводящие магниты широко используются в лабораториях. Самая распространённая форма сверхпроводящего магнита — соленоид, намотанный сверхпроводящим проводом. Замечательное свойство сверхпроводящего магнита состоит в том, что он создаёт сильные магнитные поля без каких-либо потерь энергии на джоулев нагрев, поскольку электрическое сопротивление сверхпроводящего провода становится нулевым, когда магнит погружён в жидкий гелий при температуре 4{,}2 К. Обычно магнит снабжается специально сконструированным сверхпроводящим ключом, как показано на рис. (a). Сопротивление \(r\) ключа можно менять: либо \(r = 0\) в сверхпроводящем состоянии, либо \(r = r_n\) в нормальном состоянии. В режиме удержания ток циркулирует через магнит и сверхпроводящий ключ неограниченно долго. Режим удержания позволяет поддерживать постоянное магнитное поле в течение долгого времени при отключённом внешнем источнике.