超导材料的电磁特性备课讲稿.ppt

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1、超导材料的电磁特性至1973年人们发现超导转变温度最高的是Nb3Ge,临界温度为23K,从此以后一直没有进展。1986年1月IBM公司在瑞士苏黎士实验室的两名研究员(Bednorz和Műller)发现了30K的超导材料。这种材料是一种氧化铜和钇加少量钡和锶、或钙的陶瓷材料,以此为基础,在国际上开始了高临界温度超导材料的研究热潮，1986年底便把超导材料的转变温度提高到了88K,首次突破使用液氮温度(77K)的大关。这两名研究员为此获得1987年诺贝尔物理奖。迈斯纳和奥斯菲尔德在1933年研究处于超导态样品体内的磁场时发现，不论是先降温使样品进入超导态再加磁场，还是先加磁场再降温，当样品处于

2、超导态时，体内的磁感应强度总是等于零，磁感应线完全被排出体外。即B=B0+μ0M=0。由此求得金属在超导电状态的磁化率为χ=μ0M/B0=1,是负值。以上B0是外加磁场H在真空中的磁感应强度。所以说,超导体是一个“完全抗磁体”，超导体的完全抗磁性称为迈斯纳效应。意义：（1）由于超导态的完全抗磁性与怎样进入超导态的历史无关，说明超导态是一个热力学平衡态。（2）超导态的完全抗磁性是独立于零电阻特性的另一特性，不可能从零电阻特性派生出完全抗磁性。超导态不是普通意义下的理想导体，完全抗磁性和零电阻特性是超导态两个独立的基本特性。2、关于超导态现象的两种唯象模型1)、二流体模型二流体模型是1934

3、年为了解释超导体的热力学特性提出来的。该模型认为超导体内的传导电子可分成两类：正常的传导电子和超导电子(或超流电子)。正常传导电子就是普遍意义下的自由电子，超导电子则是特殊状态下的电子，超导电子处在一种“凝聚”状态，它们聚集在一最低能量状态，其特点是不发生散射。该模型认为:两类电子占据同一体积，互相渗透，彼此独立地运动，超导电子浓度关系的经验定律为ns=n[1-(T/Tc)4]式中n是正常电子和超导电子的总浓度。ns为超导电子浓度。当T=0K时，ns=n，所有电子都变成超导电子；随着温度的升高，超导电子减少；当T=Tc时,ns=0，所有电子都变成正常电子。可把ns/n作为有序化程度的一个量

4、度,称之为有序参量或有序度。二流体模型可以说明零电阻特性。当T

5、磁场的数目，可把超导体分为两类：只有一个临界磁场的称为第一类超导体，它们在超导态具有完全抗磁性和零电阻性；有两个临界磁场的称为第二类超导体，它们在THc2时处于正常态，当Hc1(T)

6、进行不同电流方向的升温和降温测量，以观察和检测因样品和温度计之间的动态温差造成的测量误差以及样品及测量回路热电势给测量带来的影响。动态测量数据经本机处理后直接进入电脑X一Y记录仪显示、处理或打印输出，稳态法测量结果经由键盘输入计算机,作出R-T特性曲线，供分析处理或打印输出。仪器工作原理图8-3-5为本机工作的原理示意。图中所示的低温度恒温器用导热性能良好的紫铜制成，超导样品及半导体温度传感器置于其上,并形成良好的热接触。加热器是为稳态法测量而设置的。当低温度恒温器处于液氮中或液氮液面以上不同位置时，低温恒温器的温度将有相应的变化。按典型的四端子法联接的样品及温度传感器分别联接至各自的恒流

7、源和放大器，以减小测量误差。数据经数据采集、处理传输系统送入电子计算机运算并在显示器上显示。仪器内安装有自动控温系统。它由比较器、温度设定器、PID控制器及加热功率控制器等部分组成。稳态测量时将所设定的温度值显示在计算机屏幕上，同时自动调整加热功率，使温度平衡。四、实验操作方法与步骤1、准备工作将液氮注入液氮杜瓦瓶,再将装有测量样品的低温恒温器浸入液氮，固定于支架上，并用电缆连接至HT288测量仪“恒温器输入”端，再用通