超导磁悬浮力测量

超导技术在地球科学研究中的应用引言地球科学是研究地球的物理、化学和生物特性以及地球内外相互作用的学科。

随着科技的不断发展，超导技术逐渐在地球科学研究中得到广泛应用。

超导技术以其低温、高灵敏度和高精度的特点，为地球科学研究提供了强大的工具和方法。

本文将从地震监测、地磁探测、地球内部结构研究和地球物理实验等方面，探讨超导技术在地球科学研究中的应用。

一、地震监测地震是地球内部能量释放的结果，对于研究地壳运动、地震活动规律和地震预测具有重要意义。

超导技术在地震监测中发挥着重要作用。

1.超导重力仪超导重力仪是一种利用超导磁悬浮技术测量地球重力变化的仪器。

它通过测量地球重力的微小变化，可以探测到地下水位、地壳运动、岩石变形等信息。

超导重力仪具有高灵敏度和高精度的特点，可以实时监测地震前兆信号，提供地震预警和预测的重要数据。

2.超导磁力计超导磁力计是一种利用超导材料的磁性特性测量地球磁场变化的仪器。

地球磁场的变化与地震活动密切相关，超导磁力计可以实时监测地磁场的微小变化，提供地震预警和预测的重要数据。

二、地磁探测地磁场是地球磁性物质产生的磁场，对于研究地球内部结构、地球磁场变化和地磁活动具有重要意义。

超导技术在地磁探测中发挥着重要作用。

1.超导磁力计阵列超导磁力计阵列是一种利用多个超导磁力计组成的网络测量地磁场变化的仪器。

它可以实时监测地磁场的微小变化，提供地球内部结构和地磁活动的重要数据。

超导磁力计阵列具有高灵敏度和高精度的特点，可以提高地磁探测的分辨率和精度。

2.超导磁测仪超导磁测仪是一种利用超导磁性材料测量地球磁场变化的仪器。

它可以实时监测地磁场的微小变化，提供地球磁场变化和地磁活动的重要数据。

超导磁测仪具有高灵敏度和高精度的特点，可以提高地磁探测的分辨率和精度。

三、地球内部结构研究地球内部结构是研究地球内部物质组成、物理性质和运动规律的重要内容。

超导技术在地球内部结构研究中发挥着重要作用。

1.超导磁测仪超导磁测仪可以测量地球磁场的微小变化，通过分析地磁场的变化，可以推断地球内部物质组成和运动规律。

2、高温超导体的磁悬浮演示
（1）混合态效应
先把磁块放到高温超导盘片上，然后慢慢注入液氮冷却它（场冷）。当高温超导盘片达到超导状态后，将塑料薄片抽走后，会发现磁块会被悬浮起来，并且超导体与磁块之间达到一种自稳定状态，很稳定的悬浮在超导样品上空，并且很难被移动。这是因为在磁场下冷却到超导临界温度以下后，高温超导体进入了混合态，部分磁力线被排斥，部分磁力线被钉扎。
1.50
104.63
276.69
0.029
2.90
41.50
127.43
0.015
1.50
102.51
271.68
0.028
2.80
40.5
265.75
0.028
2.80
39.50
122.70
0.015
1.50
97.50
259.83
0.027
2.70
38.50
0.00
47.50
141.62
0.016
1.60
根据实验数据作图得到超导转变曲线如下图所示：
从图10中以及表格1中可以看出，电阻从96.70K温度处开始急剧下降，而当温度降到90.79K时，其电阻也就变为零了。即超导的起始转变温度为 =96.70K，零电阻温度 =90.79K。超导转变的中点温度为 =93.75K，说明该样品的超导转变温度为93.75K。
对杂质半导体，其载流子有杂志电离与本征激发产生，且存在电离杂质散射和声子散射两种机制，故其温度关系较复杂，总体上可以理解为：极低温度下，几乎没有自由载流子，电导为“杂质能级电导”，电阻随温度的上升而迅速下降；低温下，本征激发可以忽略，载流子主要由杂质电离产生，浓度随温度上升而上升，迁移率随温度升高而增加，温度系数为负；温度再高的饱和区，本征激发还不明显，杂质已全部电离，载流子浓度也不再变化，由声子散射，温度系数为正；其后的本征区，载流子主要由本征激发提供，浓度随温度升高而迅速增加，其温度系数又为负。半导体锗电阻温度关系如图6所示。

高温超导材料的特性与表征实验报告10物理小彬连摘要本实验对高温超导体的超导转变曲线进行了测量，测量得到其起始转变温度，临界温度，零电阻温度；进行了低温温度计的标定，证明了硅二极管温度计和温差电动势在一定范围内随温度变化的线性关系；通过高温超导的磁悬浮演示了解高温超导体的两个独有的特性：混合态效应和完全抗磁性，并测量得出磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。

关键词高温超导体超到临界参数零电阻现象完全抗磁性磁悬浮力一、引言1911年，荷兰物理学家卡末林－昂纳斯（H.K.Onnes，1853—1926）用液氦冷却水银线并通以几毫安的电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。

自从低温超导体发现以来，科学家们对超导电性现象（微观机制）和超导技术以及超导材料进行了大量的研究。

在超导技术开发时代，世界各国科学家相机取得了突破性进展，研制出临界温度高于液氮温度的氧化物超导体，又称为高温超导体。

超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在个方面的应用开辟了十分广阔的前景。

超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，还可以用于计量标准。

本实验目的：通过在低温条件下测量高温超导体的电阻温度曲线和低温温度计的比对，了解高临界温度超导材料的基本特性及测试方法，了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电效应，掌握低温物理实验的基本方法：低温的获得、控制和测量。

二、实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象(如下图）超导现象：电阻突然跌落为零，或称零电阻现象，并将具有此种超导电是的物体称作超导体（只有直流电情况下才有零电阻现象）Tc（超导临界温度）：即当电流，磁场及其他外部条件保持为零或不影响转变温度测量的足够低值是超导体呈现超导态的最高温度。

Tc，onest（起始转变温度）：降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度。

高温超导实验报告【摘要】采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。

进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。

观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。

【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。

1933年迈斯纳发现超导体内部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。

1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。

电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。

电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。

这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。

T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。

虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。

超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准等。

二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体内磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与加磁场的历史无关。

这个效应被称为MEISSNER效应。

2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的内部磁场。

1. 了解磁悬浮列车的原理和结构。

2. 通过实验演示磁悬浮现象，验证超导体对永磁体的排斥作用。

3. 掌握磁悬浮列车的运行机制和影响因素。

二、实验原理磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。

当超导体冷却至一定温度时，其电阻降为零，形成超导态。

此时，超导体内的电流产生强大的磁场，与轨道上的永磁体相互作用，产生排斥力，使列车悬浮于轨道之上。

三、实验器材1. 超导磁悬浮列车演示仪（含磁导轨支架、磁导轨）2. 高温超导体（含Ag的YBacuo系高温超导体）3. 液氮四、实验步骤1. 将超导磁悬浮列车演示仪放置在平稳的工作台上。

2. 使用液氮将高温超导体冷却至临界温度（约90K）。

3. 将冷却后的高温超导体放置在磁导轨上，确保其与轨道平行。

4. 打开电源，使磁导轨产生磁场。

5. 观察高温超导体在磁场中的悬浮状态。

五、实验结果与分析1. 当高温超导体冷却至临界温度时，其在磁场中悬浮，证实了超导体对永磁体的排斥作用。

2. 通过调整磁导轨的磁场强度，可以观察到悬浮高度的变化。

当磁场强度增大时，悬浮高度也随之增大。

3. 实验过程中，高温超导体在磁场中的悬浮稳定性较好，但受到外界温度、磁场强度等因素的影响。

1. 磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。

2. 超导体对永磁体的排斥作用是实现磁悬浮的关键因素。

3. 磁悬浮列车的悬浮高度和稳定性受到外界因素的影响。

七、实验注意事项1. 实验过程中，操作人员需穿戴防护用品，如手套、护目镜等。

2. 使用液氮时，注意防止泄漏和低温冻伤。

3. 调整磁导轨磁场强度时，需缓慢进行，避免对高温超导体造成损伤。

八、思考题1. 磁悬浮列车在实际应用中，如何解决高温超导体冷却问题？2. 磁悬浮列车在高速运行时，如何保证其稳定性和安全性？3. 除了磁悬浮技术，还有哪些新型高速轨道交通技术？九、实验总结本次磁悬浮实验成功演示了超导体对永磁体的排斥作用，验证了磁悬浮列车的原理。

ｉ
．－ Ｌ ． － ＿
．－ Ｌ — － ＿
环 氧 树
超 导体
环 氧树
Ｎ
脂 ＼ ／ 块 块 ＼、 ／ 脂
图 １ 磁 悬 浮力 测 量 组 合 示 意 图
１ 磁体组 合和 ２个 长方体永 磁体 ， 个 Ｂ包 括 １个超 导体和 ２个 长方体 永 磁体 ． 验 时超 导体 和 长方 体永 实 磁 体在 同一水平 面上 ， 导体与 磁体 组合 之 间的垂 直距离 Ｚ ４ ｍｍ， 超 － ＿ ２ 磁体 组合 与超 导体 、 体 组合 与 长 磁 方体 永磁 体之 问均成 轴对称 ， Ｂ中长方 体永 磁体 与超导 体 中心 轴之 间距离 均 为 Ｒ ＋Ｌ， 超导 体 （ 导体 待 超 和永 磁体 一起 冷却 ） 被冷却 至液 氮温 度 （ ７ 后 ， ７ Ｋ） 利用 三维空 间磁场 及磁 力测试 系 统［ 将 Ａ（ 体组合 １ 引， 磁 和两 个长方 体永 磁体 ） Ｚ ２ 从 ＝４ ｍｍ 开 始 ， ５ 以 ｍｍ／ 的速度开 始接 近超 导体 ， Ａ 和超导 体表 面之 间垂 ｓ 当 直距 离 Ｚ ２ － ＿ ｍｍ 时离开 超导体 ， 量 Ｂ中长 方体 永磁体 与超导 体之 间水 平间 距 Ｌ分别 为 ｌ ｍｍ、 ｍｍ、 测 Ｏ ８
收 稿 日期 ：０ ９ ６ ３ ２０ ～Ｏ —２ 作者 简 介 ： 俊 （ ９３ ， （ 马 １ ７ 一） 男 回族 ） 副 教 授 ， 士 ， 事 自动化 技 术 ， 合 磁悬 浮 技 术 研 究 ． ， 硕 从 混
２ ４
青海师 范大学 学报 （ 自然 科 学版 ）
２１ ０ ０血
６ ｍｍ、ｍｍ、 ｍｍ 时 （ ４ ２ Ａ部分 中磁体 组合 和长 方体永磁 体之间 的水 平 间距不 变） 的磁悬浮 力．

超导体磁悬浮的原理和应用1. 简介超导体磁悬浮技术是一种基于超导材料的磁力浮升原理来实现物体悬浮的技术。

超导体磁悬浮技术的原理是基于超导材料在一定条件下，可以完全排斥磁场的性质。

通过在物体下方放置强磁体，使磁场通过超导体形成一个磁场梯度，在特定条件下能够使物体悬浮在空中。

2. 原理超导体磁悬浮技术的原理基于超导材料的超导特性和磁场排斥原理。

超导体是一种在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的材料。

当超导体材料冷却到临界温度以下时，电流可以在其中无阻碍地流动，并且超导材料内部会形成一个临界磁场。

超导体磁悬浮技术利用了超导材料内部形成的临界磁场和外部强磁体的作用。

当超导体材料置于外部强磁场中时，超导材料内部的磁场会与外部磁场相互作用，在一定条件下可以使超导体对外部磁场产生排斥力。

通过调整外部磁场的强度和超导材料的位置，可以使物体在空中悬浮起来。

3. 应用超导体磁悬浮技术在各个领域都有广泛的应用。

以下是一些主要的应用方面：3.1 高速交通工具超导体磁悬浮技术被广泛应用于高速列车和磁悬浮列车的制造。

由于超导体磁悬浮技术可以使列车悬浮在轨道上，因此可以大大减少运行阻力，提高列车的运行速度。

超导体磁悬浮技术还可以减少列车与轨道的摩擦，降低能量损耗，提高运行效率，使列车运行更加平稳和安全。

3.2 实验研究超导体磁悬浮技术被广泛应用于科学研究和实验室里。

由于超导体磁悬浮技术可以实现物体在空中悬浮，可以将物体固定在一个特定的位置上，使得研究人员可以对物体进行更加精确的实验观测。

超导体磁悬浮技术在物理学、化学、材料科学等领域都有重要的应用价值。

3.3 能源传输超导体磁悬浮技术还可以应用于能源传输领域。

由于超导体材料在低温下具有零电阻的特性，可以实现超低能量损耗的电力传输。

通过将超导体线圈置于磁场中，可以使电流得以无阻碍地在其中传输，实现高效能源传输。

超导体磁悬浮技术可用于高压电力传输、大容量能源储存等领域。

3.4 其他应用超导体磁悬浮技术还有其他一些应用方面。

增大阻尼及悬浮力的高温超导磁悬浮杜瓦及宽度计算方法高温超导磁悬浮技术是一种应用于磁悬浮列车、风力发电机组等领域的新兴技术。

这种技术的关键是增大阻尼和悬浮力，以提高磁悬浮系统的稳定性和运行效率。

阻尼是指磁悬浮系统在受到外界扰动时，快速稳定的能力。

要增大阻尼，可以采用以下方法：1. 增加磁悬浮系统的阻尼器数量和长度。

通过增加阻尼器的数量和长度，可以提高系统的阻尼能力，减小振动幅度。

2. 增加磁悬浮系统的阻尼材料厚度。

选择高阻尼材料作为阻尼层，可以有效地吸收振动能量，提高系统的阻尼效果。

3. 优化磁悬浮系统的控制算法。

采用先进的控制算法，如自适应控制算法和模糊控制算法，可以实时调节磁场和电流，提高系统的响应速度和阻尼效果。

悬浮力是指磁悬浮系统对物体的支持力，它决定了物体能否悬浮在磁场中。

要增大悬浮力，可以采用以下方法：1. 提高磁场强度。

增加磁场强度可以提高悬浮力，可以通过增加电流或使用更强的磁铁来实现。

2. 增加导体的面积和厚度。

导体的面积和厚度决定了其悬浮力的大小，增加导体的面积和厚度可以提高悬浮力。

3. 优化导体的形状。

通过改变导体的形状，如使用圆柱形的导体，可以增大悬浮力。

宽度的计算方法可以采用以下步骤：1. 确定磁悬浮系统的设计参数，如磁场强度、导体的几何形状和导体材料的特性。

2. 根据磁场强度和导体参数，计算导体上的悬浮力分布。

可以使用数值模拟方法，如有限元法或有限差分法，来计算悬浮力的分布。

3. 在悬浮力分布中选取适当的位置，测量导体宽度。

可以使用测量工具，如卡尺或显微镜，来测量导体的宽度。

4. 根据测量结果，对磁悬浮系统进行调整，如增加导体的宽度或改变导体的形状，以获得更大的悬浮力。

通过上述方法，可以增大阻尼和悬浮力，提高高温超导磁悬浮杜瓦的稳定性和运行效率。

超导磁悬浮实验超导磁悬浮实验是一项具有重大应用价值的物理实验，它涉及到物理学中的多个定律和原理。

在本文中，我将对超导磁悬浮实验的定律、实验准备、过程和应用进行详细解读。

超导磁悬浮实验基于超导材料在超导状态下对磁场的抗拒力，从而实现物体悬浮的现象。

具体而言，当超导材料在低温下被冷却至其临界温度以下时，它会表现出零电阻和完全抗磁性。

这意味着超导材料可以通过产生一个与外部磁场相反的磁场，来排斥磁场的渗透，并实现悬浮的效果。

这个原理被称为迈斯纳效应（Meissner effect），是超导磁悬浮实验的核心定律之一。

要进行超导磁悬浮实验，首先需要准备一些必要的材料和设备。

首先是超导材料，目前常用的超导材料有铜氧化物系列（例如YBCO）和镧铁磁铜氧化物系列（例如LSCO）。

这些材料通常需要通过冷却至低温来实现超导状态。

因此，实验中需要使用低温设备，如液氮或液氦冷却系统。

此外，还需要磁体和传感器等设备用于产生磁场并测量悬浮高度。

在实验过程中，首先需要将超导材料制备成适当的形状和尺寸，如片状或盘状。

然后，将超导材料在低温条件下冷却至其临界温度以下。

这可以通过将超导材料放置在液氮或液氦中来实现。

接下来，需要通过磁体产生一个恒定的磁场，并将超导材料置于磁场中。

由于迈斯纳效应，超导材料会排斥磁场的渗透，并悬浮在磁场上方。

此时，可以通过改变磁场的强度或超导材料与磁场的距离来控制悬浮高度。

最后，可以通过传感器等设备来测量超导材料与磁体之间的距离，以确定悬浮高度。

超导磁悬浮实验具有广泛的应用前景和专业性需求。

首先，该实验可以用于探究超导材料的性质和特性。

通过测量悬浮高度与磁场强度、温度等参数的关系，可以研究超导材料在不同条件下的抗磁性和临界温度等物理性质。

此外，还可以通过改变材料的组分和结构，来探索新型超导材料的开发和应用。

其次，超导磁悬浮技术具有广泛的实际应用价值。

由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全抗磁性的特点，它们可以用于制造高性能的电缆、发电机、磁悬浮列车等设备。

超导磁悬浮测量实验报告引言：超导磁悬浮技术是一种利用超导体在低温下的特殊性质实现物体悬浮的技术，具有广泛的应用前景。

本实验旨在研究超导磁悬浮系统的性能，并通过测量分析来评估其稳定性和准确性。

实验设备和方法：本次实验使用的超导磁悬浮系统由超导磁体、永磁体和控制系统组成。

首先，在实验开始前，我们将超导磁体冷却至低温状态，以保证超导体的超导性。

然后，将永磁体放置在超导磁体上方，使其与超导体之间产生磁场相互作用。

最后，通过控制系统对超导磁体的电流进行调节，实现物体在磁场中的悬浮。

实验结果和分析：在实验过程中，我们对超导磁悬浮系统进行了多次测量，并记录了相关数据。

通过对实验数据的分析，我们得出以下结论：1.稳定性分析：通过观察超导磁悬浮系统在不同电流下的悬浮高度变化，我们可以评估其稳定性。

实验结果显示，在超导磁体的电流稳定时，悬浮高度变化极小，表明系统具有良好的稳定性。

2.负载能力：我们进一步测试了超导磁悬浮系统对不同负载的适应能力。

实验结果显示，在负载较轻的情况下，系统能够保持较好的悬浮效果。

然而，在负载较重的情况下，系统的稳定性会受到一定影响，出现悬浮高度波动的现象。

3.测量准确性：为了评估超导磁悬浮系统的测量准确性，我们进行了多次悬浮高度的测量，并计算了其平均值和标准差。

实验结果表明，超导磁悬浮系统的测量结果具有较高的准确性，标准差较小。

结论：本次实验通过测量和分析，评估了超导磁悬浮系统的稳定性和准确性。

实验结果显示，超导磁悬浮系统具有较好的稳定性和测量准确性，适用于一些特定的应用领域。

然而，在面对较重负载时，系统的稳定性会受到一定影响，需要进一步优化。

总结：通过本次实验，我们深入了解了超导磁悬浮技术，并对其性能进行了评估。

超导磁悬浮系统具有广阔的应用前景，例如在交通运输和能源领域中的应用。

然而，仍然存在一些挑战，如负载能力的提升和系统稳定性的改善。

我们相信，通过不断的研究和改进，超导磁悬浮技术将在未来得到更广泛的应用。

超导磁悬浮原理的应用1. 简介超导磁悬浮技术是一种基于超导材料、磁力和悬浮原理的创新技术，在许多领域都有广泛的应用。

本文将探讨超导磁悬浮原理以及它在交通运输、工业制造和科学研究等领域的具体应用。

2. 超导磁悬浮原理超导磁悬浮技术基于超导材料的磁性特性和悬浮原理，通过利用超导材料的零电阻和完全磁化来实现对物体的悬浮和定位。

以下是超导磁悬浮原理的主要步骤：•超导体制冷：超导材料需要在低温下工作，通常使用液氮进行制冷，使超导材料达到超导态。

•磁场产生：通过加热和绕组等方式产生磁场，形成磁场梯度。

•永磁体悬浮：超导体内部产生的磁场与外部磁场相互作用，使物体悬浮在空中。

•反馈控制：通过传感器探测悬浮物体的位置和姿态，并通过反馈控制系统来调整磁场，使物体保持悬浮和稳定。

3. 交通运输领域的应用超导磁悬浮技术在交通运输领域具有重要的应用价值，包括高速列车和磁悬浮飞行器等。

以下是超导磁悬浮在交通运输领域的主要应用：•高速列车：超导磁悬浮技术可以实现列车的悬浮和推进，大大减少了运行阻力，提高了列车的运行速度。

相比传统的钢轨铁路，高速列车具有更高的运行速度和更低的能耗。

•磁悬浮飞行器：超导磁悬浮技术还可以应用于磁悬浮飞行器，实现飞行器的悬浮和推进。

磁悬浮飞行器可以在磁场的作用下脱离地面，实现无风阻飞行，具有较大的载重能力和较高的运行速度。

4. 工业制造领域的应用超导磁悬浮技术在工业制造领域也具有广泛的应用，以下是一些应用示例：•磁悬浮轴承：超导磁悬浮技术可以应用于轴承系统，实现无接触和无摩擦的杂质轻载运输。

磁悬浮轴承具有较高的稳定性和较长的使用寿命，适用于高速旋转设备，如发电机和涡轮机等。

•计量设备：超导磁悬浮技术可以应用于计量设备，实现精确的测量和定位。

超导磁悬浮技术可以消除重力和摩擦等影响因素，提高测量的准确性和稳定性。

•传送装置：超导磁悬浮技术可以用于传送装置，实现无接触和高速运输。

通过利用超导磁悬浮技术，传送装置可以实现物体的悬浮和运动，具有较高的速度和较低的能耗。

磁悬浮列车演示实验报告【实验目的】1.利用超导体对永磁体的排斥作用演示磁悬浮；【实验器材】1．超导磁悬浮列车演示仪，如下图所示。

由两部分组成：磁导轨支架、磁导轨。

其中磁导轨是用550?×?240?×?3椭圆形低碳钢板作磁轭，按图70-2所示的方式铺以18?×?10×6?mm的钕铁硼永磁体，形成磁性导轨，两边轨道仅起保证超导体周期运动的磁约束作用。

2．高温超导体，是用熔融结构生长工艺制备的，含Ag的YBacuo系高温超导体。

之所以称为高温超导体是因为它在液氮温度77KC（-196℃）下呈现出超导性，以区别于以往在液氦温度42K（-269℃）以下呈现超导特性的低温材料。

样品形状为：圆盘状，直径18?mm?左右，厚度为6?mm?，其临界转变温度为90K左右（-183℃）。

3．液氮。

上图：实验装置图?下图：磁导轨【实验原理】实验原理：超导是超导电性的简称.它是指金属或合金在极低温度下(接近绝对零度)电阻变为零的性质.它是一种宏观量子现象,只有依据量子力学才能给与正确的微观解释.这就是BCS 理论.这是一台高临界温度超导磁悬浮的动态演示装置.该装置为一个盛放高临界温度超导体的简易列车模型,在具有磁束缚的封闭磁轨道上方,利用超导体对永磁体的排斥作用,演示磁悬浮;;并可在旋转磁场加速装置作用下,沿轨道以悬浮或倒挂悬浮状态无磨擦地连续运转.当将一个永磁体移近钇钡铜氧YBaCuO超导体表面时,磁通线从表面进入超导体内,在超导体内形成很大的磁通密度梯度,感应出高临界电流,从而对永磁体产生排斥,排斥力随相对距离的减小而逐渐增大,它可以克服永磁体的重力使其悬浮在超导体上方一定的高度上;高温超导体是用熔融结构生长工艺制备的含Ag的YBaCuO系高温超导体,所以称为高温超导体是因为它在液氮温度77k(-196°C)下呈现出超导性,以区别于以往在液氦温度42k(-269°C)下呈现出超导性的低温材料.它的形状为圆盘形,其临界转变温度为90k(-183°C).超导体样品放在一铝制的列车模型中,四周包有起热屏蔽作用的铝箔,这样可使超导体在移开液氮后仍能在一段时间内保持自身温度在其临界温度以下,以延长演示时间.磁性轨道是用钢板加工成椭圆形轨道用作磁轭,上面铺以钕铁硼(NdFeB)永磁块(表磁为0.4T)形成磁性导轨.两边轨道起保证超导体周期运动的磁约束作用.加速装置是使永磁体绕水平轴旋转在竖直面内产生旋转磁场的方法来实现的.在扁圆柱形的尼龙轮上, 镶有四块钕铁硼(NdFeB)磁块,尼龙轮固定在玩具电机轴上,电机又固定在磁轨道面的正上方.当电机快速转动时,在此导轨面的上方产生一绕水平轴旋转的磁场.若磁场转向与超导体在轨道面上前进的方向同向时,则当超导体通过磁旋转磁场的下方时便产生一驱动超导块加速前进的磁驱动力,从而起加速作用.【实验操作与现象】1.演示磁悬浮将超导体样品放入液氮中浸泡约3—5分钟，然后用竹夹子将其夹出放在磁体的中央，使其悬浮在高度为10mm，以保持稳定。

超导磁悬浮原理
超导磁悬浮技术是一种基于超导体的电磁悬浮技术，它利用超导体在低温下的特殊性质，实现了物体在磁场中的悬浮和定位。

这项技术在交通运输、能源、医疗等领域有着广泛的应用前景。

本文将介绍超导磁悬浮的原理及其应用。

超导磁悬浮技术的原理是基于超导体在一定温度下会发生零电阻和完全抗磁的特性。

当超导体被置于液氮等低温介质中，其内部会形成超导态，即电流可以无阻力地在其中流动。

同时，超导体在磁场中会产生一种名为迈森效应的反磁性力，使得超导体可以悬浮在磁场中并保持稳定。

通过控制磁场的大小和形状，可以实现对超导体的悬浮和定位。

超导磁悬浮技术有着广泛的应用前景。

在交通运输领域，超导磁悬浮列车可以实现高速、平稳、无摩擦的运行，极大地提高了列车的运行效率和安全性。

在能源领域，超导磁悬浮发电机可以减少能量损耗，提高发电效率。

在医疗领域，超导磁悬浮技术可以用于磁共振成像设备，提高成像的精准度和稳定性。

除了以上的应用，超导磁悬浮技术还可以在科研、航天、环保等领域发挥重要作用。

它的出现将极大地推动人类社会的发展进步，为各行各业带来新的机遇和挑战。

总之，超导磁悬浮技术凭借其独特的原理和广泛的应用前景，成为了当前研究和开发的热点之一。

相信随着技术的不断进步和完善，超导磁悬浮技术将会在各个领域发挥出更大的价值，为人类社会带来更多的便利和进步。

实现电机精确控制位移测量。 改进充磁手段，利用脉冲电磁线圈得到更大的剩 余磁场。 继续分析数据，与理论模型作进一步研究。 设法从理论和实验两方面来研究自由磁悬浮的性 质。
致谢！！！



刘进老师以及普物实验室各个方面予以的实验设 计、器材使用上的巨大支持。 高政祥导师从理论模型到实验设计和操作上给予 的全力帮助。 物理学院金工车间


Labview是图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。使用这种语言 编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。 所有的Labview应用程序，即虚拟仪器（VI），都包括前面板 （front panel）、流程图（block diagram）以及图标/连结器 (icon/connector)三部分。
实验总结 我们本期所做的工作主要有：



阅读文献，理论学习了主要包括磁通动力学相关 知识。 独立搭建了一套测量磁悬浮力的实验装置。 学习了电机控制，Labview数据采集系统，机械 加工等实际知识。 从实验上实现了动态测量磁悬浮力得到了定性和 定量的结果。
实验总结 下面要做的工作：

永磁体准静态接近

F-z
30mm~ 20mm
SCM Zero Field-cooling

F-t 未修正 30mm PM T=60s Z from 5cm~15cm Total time 2 minutes
SCM Zero Field-cooling
SCM Zero Field-cooling
综合物理实验报告
磁悬浮力的测量
报告人：刘亮 侯阳 指导老师：刘进 高政祥
2002 年 12 月 22 日
报告内容简介

143 实验 超导磁悬浮力测量实验目的1、 定性观察超导磁悬浮现象2、 测量超导磁悬浮力与距离的关系3、 了解传感器测力的原理及使用方法实验装置实验装置包括主件和电源及显示系统两部分。

主件包括磁铁、样品架、位移调节盘、液氮槽、传感器等部分。

实验原理1、零电阻现象当把某种合金或金属冷却到某一特定温度Tc 时，其直流电阻突然变为零，把这种在低温下发生的零电阻现象称为物体的超导电性，具有超导电性的材料称为超导体。

电阻突然消失的某一确定温度Tc 称为临界温度。

超导体的零电阻特性在实验上是很难观察的，一个最好的方法是超导环中持续电流实验。

它是将一超导环先置于磁场中，然后冷却使之转变为超导体，然后撤去外场，这时在超导态的环中感生出一电流⎪⎭⎫ ⎝⎛-=τt i t i exp )0()( (1) 其中τ＝L / R 是电流衰减时间常数，L 是环的自感，R 为电阻。

对于正常电阻τ很小，环内的电流很快衰减为零；对于超导环则情况不同，电流衰减非常慢。

2、完全抗磁性当把超导体置于外加磁场时，磁通不能穿透超导体，而使体内的磁感应强度始终保持为零（B ≡ 0），超导体的这个特性有称为迈斯纳（Meissner ）效应。

完全抗磁性（见图1）是独立于零电阻特性的另一个基本属性。

超导体的完全抗磁性是由于表面屏蔽电流（也称迈纳斯电流）产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的。

从超导态到正常态的转变是可逆的。

迈纳斯效应可以通过磁悬浮实验直观演示：当一个小图一 超导体的完全抗磁性144 的永久磁体放到超导样品表面附近时，由于永久磁体的磁通线不能进入超导体，在永久磁体和超导体之间存在的斥力可以克服磁体的重力，而使小磁体悬浮在超导表面一定的高度。

但高温超导体样品特征决定了它们具有非完全抗磁性。

迈纳斯效应是个直流效应，用磁悬浮实验可直观形象描述超导体的这种抗磁特性，因此磁悬浮是个很好的演示实验，但它较难给出定量结果。

15、 实验结束后关闭测试仪电源，并将样品取出擦干后保存在干燥皿中。
2）场冷实验步骤
1、打开测试仪电源开关，预热5分钟。
2、用螺丝将样品固定在试样架中心；
3、按K3键使压力数值归零；
4、顺时针摇动手柄使磁体下行至样品附近，调整磁体位置使其与样品对中，至压力显示在10~20牛顿之间，然后按K7键将位移清零。
15、 实验结束后关闭测试仪电源，并将样品取出擦干后保存在干燥皿中。
三、实验记录与处理
图2零冷场
图3冷场
四、实验结果陈述与总结
通过实验，我了解了超导体的基本特性、什么是超导临界温度，以及掌握了超导体பைடு நூலகம்原理。经过对图像的分析，上行和下行所受到的力的大小都是一样的，因为在最高和最低点穿过超导体的磁通线是一样的，力的大小跟超导体与磁场的距离成指数关系，但因为磁滞的影响，上行和下行的图像不是完全重合的，他们的曲率不一样。场冷和零场冷比较，场冷磁悬浮效果更好，因为场冷比零场冷对超导体锁磁效果好。总体来说，实验过程较为顺利，图像没有非常美观，要提高我们自身的实验操作能力。
9、填写样品编号、尺寸、冷却方式和磁铁尺寸及表面磁场，数据是否存盘、采样周期（≥100ms）等。
10、 点击工具栏的压力-位移测试图。
11、填写最大压力、最小压力和位移量程和纵坐标位置以确定坐标轴。
12、点击 “开始绘图”框选择绘制曲线，顺时针摇动手柄使磁体下行或逆时针摇动手柄使磁体上行（只测吸引力），数据被记录在数据库中。测试过程完成后，点击“停止绘图”。根据需要，可点击右下角的“存贮”，将测试图存盘。如果用记录仪或绘图仪绘制测试曲线，则在测试前连接好测量仪与记录仪。测试仪后面板上的信号输出接口用于连接记录仪或绘图仪，其中1为绿线，位移负；2为红线，位移正；3为蓝线，压力负；4为黄线，压力正。后面板旋钮为电位补偿，可以将输出电压调整在记录仪量程范围内。

超导磁悬浮测量实验报告超导磁悬浮技术是一种新型的磁悬浮技术，它采用了超导材料和强磁场技术，可以实现磁悬浮负载的稳定和高精度测量，广泛应用于轴承、运载和测量等领域。

本次实验我们使用的是超导磁悬浮测量系统，实验目的是探究超导磁悬浮技术的原理和应用，具体步骤如下：首先，我们制备了超导磁悬浮材料，这些材料由氧化铈和钙钛矿混合而成，在液态氮中高温煅烧，形成了超导材料。

我们将这些材料制成圆形磁悬浮样品，然后将它们浸入液氮中冷却，并施加一定的磁场。

接着，我们使用超导磁悬浮系统对样品进行测量。

该系统由磁体、传感器和控制电路组成。

磁体产生磁场，传感器测量磁场强度和样品位置，控制电路根据传感器测量值控制磁体，从而实现样品的浮起和悬浮。

在实验过程中，我们调整磁体和传感器的位置和信号灵敏度，使超导磁悬浮系统达到稳定状态。

然后，我们进行了磁场分布测试、样品浮力测试和样品位置测试。

磁场分布测试是通过传感器测量磁场强度，绘制出磁场强度分布图，来判断磁悬浮系统的稳定性和磁场分布情况。

样品浮力测试是通过测量样品受到的浮力大小和方向，确定样品的悬浮高度和重心位置。

样品位置测试是通过传感器测量样品位置和位移，计算出样品相对于磁体的距离和姿态，判断样品的平稳程度和精度。

最后，我们对实验结果进行统计和分析，得出超导磁悬浮系统的性能指标，如稳定度、精度、灵敏度等等，并探究其在未来的应用前景。

总之，超导磁悬测量实验是一项非常复杂而又高新的实验，本次实验虽图探究其原理和应用，但是实验过程也相应的要求较高，需要有一定的科学素养和专业技术人员进行指导。

此外，本文只是对此次实验的简单介绍，有兴趣的人可以在实验的基础上深入研究和探究。