[精品]010超导材料磁浮力.doc

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1、实验10超导材料磁浮力【主题词】磁浮力、零场冷、场冷。【实验目的】1、了解超导材料磁浮力的基本知识；2、掌握超导材料磁浮力测量的基木原理及方法；3、测量零场冷、场冷条件下产生的超导材料磁浮力；【实验原理】完全抗磁性和零电阻效应一样是超导材料的主要特征z—。当-•个超导体处于外磁场屮时，由于抗磁性和磁通钉扎效应的作用，在超导体内部将感应岀屏蔽电流，又由于零电阻效应所致，屏蔽电流几乎不随吋间衰减。在超导体内持续流动的屏蔽电流产生的磁场与外磁场发生相互作用，从而产生超导磁悬浮现象。以超导磁悬浮现象为基础的超导磁悬浮技术在能源（飞轮储能）、交通（磁浮车）、机械工业（无摩擦轴承）等诸多领域具有

2、潜在的应用价值。磁浮力是超导材料在磁悬浮技术上应用的重要参数。磁浮力随悬浮间隙的变化一方而取决于超导材料身的性质，另一方而取决于磁场的强度和分布以及温度等测量条件。【实验仪器】超导材料磁浮力测量仪【实验内容与步骤】1、零场冷实验过程（1）用连接线将测试架与测试仪连接。（2）打开测试仪的电源开关，预热5分钟。按K3键使压力数值归零。（3）用螺丝将样品固定在试样架屮心（卡住即可，不必使劲拧，以免损坏样品）。（4）顺时针转动手柄，使磁体向下移动至磁体与样甜接触，调整磁体位置使其与样品对屮，按测试仪的K7键将位移数值归零。（5）逆时针转动手柄，使磁体远离样品，上移至大于40mm的位置。（6）

3、向低温容器屮注入液氮，使样品在没有外磁场作用的条件下冷却至液氮温度（零场冷）。保持液氮面略高于样品上表面（测试过程屮因液氮蒸发液面下降吋，可随吋添加液氮）。再次按K3键清零。（7）按一定步长（转动手柄1圈，移动l・5mm）顺时针转动手柄，向下移动磁体，在每•点停留相同时间，同时从测试仪上分别读取距离和力的数据。由于超导体内存在磁通流动和磁通蠕动，力的数值会随时间衰减，为尽量减少测量误差，建议在第一吋间读取距离与力的数值。（8）在磁体距样品约2〜3mm处取值后，反向移动磁体，用同样的方法记录力与距离的数值。（9）用力与距离的对应关系做图，得到该样品零场冷条件下磁浮力与悬浮间隙的曲线。（

4、10）重复测量吋必须等待液氮完全蒸发（或松螺丝将样站从样品架上取出），使样品整体升温至90K以丄（超导样品转变为正常态），使冻结在样品屮的磁场退掉。（11）实验结束后关闭测试仪电源，并将样甜取出擦干后保存在干燥皿小，避免水和CO?可能对样品造成的破坏。2、场冷实验过程（1）预备过程同零场冷步骤1-3O（2）逆吋针摇动手柄，使磁体上移至距样品1〜10mm之间的任意位置，向低温容器屮注入液氮，使样品在有外磁场作用的条件下冷却至液氮温度（场冷）。（3）按一定步长逆吋针转动手柄，向上移动磁体，并在每•点停留相同吋间，同时从测试仪丄读取距离和力的数据。（4）其它步骤同零场冷8・10步。3、计算

5、机数据采集联机方法：将测试仪后面板的九针接口与计算机串口连接。软件使用方法：将光盘屮“Cdjcc”目录直接拷贝到C盘根H录下。执行c:cdjcccdjc.exe运行测试软件。超导磁浮力测量系统按测试仪而板丄K2键联机。此时可以在计算机屏幕丄看到压力与位移数值。选择参数设定，进入下面的界面。MS<•*

6、Pimoitio如果测量压力随位移的变化，点击下面和应的“绘图”框选择绘制曲线。填写采样周期（MlOOm

7、s）。然后点击工具栏的位移-压力测试图，进入下面的界面。nmb

8、”劭MfliMffihi填写样品编号、尺寸、冷却方式和磁铁尺寸及表面磁场，调整最大压力（一般为90）、最小压力（一般为・10）和位移量称（W60）等，然后点击“清屏”，确定绘图的坐标轴。返回上一界面（参数设定），点击“开始采样”。转动手柄，使磁体下移，同吋点击“存贮”，开始采样并绘图。此吋屏幕上显示为前压力及位移值。如点击工具栏的“位移-压力测试图”，则屏幕显示压力■位移曲线，同时数值也会被记录在数据库屮。当磁体下移至预定位置后，反向转动手柄上移磁铁至起点位置。然后点击右下角的“存贮”，将测试图存盘。测量后，点击工具栏屮

9、的“数据库”，将数据库另外起名保存，并清空测试数据库。默认的数据库格式为access格式，也可以点击右上方“EXCEL”，将数据库存为该格式。采用类似的方法可以测试床力•吋间关系，以了解力的数值会随吋间衰减的关系。【注意事项】1、置于稳定的平台上，周围环境应无振动和热辐射。2、加注液氮时要当心，避免低温液体对皮肤的伤害，禁止戴棉布或线手套操作。3、实验结束后务必将样品取出擦干并放置在干燥皿屮保存。【思考题】1、场冷与零场冷有什么区别？2、零场冷对临界温度有