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Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets

Estratto della Tesi di Marco Casali

Estratto dalla tesi: Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets
CHAPTER 1. Introduction to Superconductivity
1.1 Properties of Superconductors
1.1.1 Electrotechnical basis
Before entering the world of superconductivity, it is useful to recall the be-
haviour of normal conductors.
An electrical conductor is a material that allows the current to ow eas-
ily through it. A current is nothing else than a net ux of electrons inside a
material (although conventionally the direction of the current is the opposite
with respect to the electrons motion) due to free electrons in the Valence
Band (rst species conductors), or thanks to the presence of ionic species
which carry the current (second species conductors). Some examples of con-
ductors are metals, water and the human body. The birth of a current has
to be forced by an electric eld, which drives the electrons to move from the
negative potential to the positive one, in order to neutralize the dierence of
charge. According to the \Simplied Ohm’s Law" current and voltage are
linked in a proportional way, thanks to the Resistance R :
R =
V
I
(1.1)
that is measured in Ohm [] in the S.I.
1
.
However, the Resistance depends on the geometry of the samples, so it
is more useful to dene the Resistivity, the resistance per unit of the cross
section area S and unit of the length l, that is a unique function of the
temperature, characteristic of every material:
 =R S
l
[m] (1.2)
As we can see from inverting the eq.(1.1) at the same applied voltage a
conductor, characterised by a small resistance, will lead a larger current with
respect to a low conductive material. The explanation of this behaviour is
that in a conductor, for example a metal, the outerboundary-electrons are
not bound with a single atom, but they are shared among them, so they
are allowed to ow across the lattice. Without an external force the chaotic
movement will prevail, and no eect will be seen. Whereas in the presence of
an electric eld the motion forced by that eld will prevail on the Brownian
motion, leading the current to ow. The resistance is due to the loss of
energy that these electrons undergo when they collide with the ions of the
crystal lattice, growing with the presence of impurities inside the material,
and with its temperature, which increases the thermal motion of the ions of
1
International System of Units
4

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Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Casali
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria energetica e nucleare
  Relatore: Marco Breschi
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 148

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Parole chiave

lhc
quench
helium
superconductivity
electric circuits
magnets
superfluids

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