Магнитное экранирование
Магни́тное экрани́рование, предназначено для уменьшения напряжённости постоянного или низкочастотного магнитного поля в какой-либо области пространства либо для локализации магнитного поля в заданной области пространства. В отличие от экранирования электрического поля, ослабление магнитного поля до его полного исчезновения невозможно. Магнитное экранирование с целью ослабления внешнего магнитного поля широко используют в медицине и ряде областей науки и техники, связанных с измерениями сверхслабых (с магнитной индукцией до ) магнитных полей. Локализация магнитных полей (экранирование магнитных полей рассеяния) используется в силовой электротехнике и электронике в тех случаях, когда магнитные поля трансформаторов, постоянных магнитов, сильноточных цепей могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду или нарушать нормальную работу соседних устройств или элементов. Наиболее распространённые методы магнитного экранирования – использование ферромагнитных и сверхпроводящих экранов, а также компенсационный метод.
Ферромагнитные экраны
Представляют собой кожухи или шунты, выполненные из листовых или массивных ферромагнетиков с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой.
При намагничивании материала такого экрана внешним полем возникают поля, сложение которых с внешним полем приводит к увеличению магнитной индукции в ферромагнетике и уменьшению её значения в экранируемой области пространства (см. рисунок). Для увеличения эффективности экран составляют из нескольких слоёв ферромагнетика, разделённых немагнитными слоями. В этом случае экранирующая способность существенно выше, чем у одиночного слоя с толщиной, равной сумме толщин отдельных слоёв.
Сверхпроводящие экраны
Основаны на способности сверхпроводника вытеснять из себя магнитное поле за счёт эффекта Мейснера. При всяком изменении магнитного поля в сверхпроводнике в соответствии с правилом Ленца возникают индукционные токи, магнитное поле которых полностью компенсирует изменение величины магнитного поля в сверхпроводнике. В отличие от обычного проводника, индукционные токи в сверхпроводнике не затухают и поддерживают компенсирующий эффект сколь угодно долго. К недостаткам сверхпроводящих экранов можно отнести их высокую стоимость, наличие внутри экрана остаточного магнитного поля, равного по величине полю, существовавшему в нём до перехода материала экрана в сверхпроводящее состояние, а также то, что в большинстве известных материалов сверхпроводимость существует только при низких температурах (за исключением высокотемпературных сверхпроводников) и разрушается в сильных магнитных полях (величина индукции критического магнитного поля зависит от типа сверхпроводника и может достигать десятков Тл).
Компенсационный метод
Обеспечивает уменьшение внешнего поля путём создания дополнительного магнитного поля, равного по величине и направленного противоположно внешнему полю, с помощью специальных катушек. Обычно используют катушки Гельмгольца – две одинаковые коаксиальные тонкие круглые катушки, разнесённые на расстояние их радиуса, по которым пропускают электрический ток соответствующей величины.
Магнитное поле может также экранироваться потоком плазмы или ионизованного газа. Такой метод компенсации вряд ли имеет практическое значение, но влияет на распределение магнитных полей в космическом пространстве.