高温超导实验报告.doc

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,、、。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
。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。
1986年4月,柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高超导电性》,后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

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。

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。当磁场达到一定值时,它在能量上更有利于使样品返回正常态,允许有磁场穿过,即破坏了超导电性。我们把
相应的磁场叫临界磁场。
对于第类超导体,临界磁场与温度有较好的抛物线近似关系,随着温度的降低,临界磁场会增加。但是第类超导体有两个临界磁场,分别为下临界磁场和上临界磁场。当,超导体具有和第类相同的MEISSNER态的磁矩;当时,磁场进入到超导体中,但是仍有无阻的能力,磁化曲线随着H的增加磁矩慢慢减小到零。在区域的状态成为混合太。高温超导体为第类超导体。
图2 第II类超导体临界磁场随温度而变化
图1 第I类超导体临界磁场随温度而变化
——非理想的第类超导体
当第类超导体处于区域时,有-M=H,处在MEISSNER态;而在区域时,磁通线要进入大块超导体中。当去掉磁场时通常大块物质中还残留俘获磁通。缺陷的存在会阻碍磁通线的进入,磁场的增加会克服这“阻力”,因此在-M-H曲线上还要继续上升;同样道理在下降过程中磁通线也不容易出导体,因此就形成俘获了部分磁通。
非理想第类超导体中涡旋线不均匀分布,B(r)与空间有关,涡旋线收到一个从内向边缘的洛伦兹力。但是涡旋线稳定分布,表明了还有另一个力的存在阻碍磁通线的运动。这个力来自缺陷,我们称为钉扎力。

对于纯金属材料,电阻产生于晶体的电