材料物理6-2组实验报告
组员：张安玉、高峰、王忠鹏、单飞、王忠鹏、蔡安棋
材料物理课接近尾声了，对这门课最大的感触就是演示实验。在这个活动里，一方面可以加深拓展对于某一方面知识的理解，一方面考验我们的实践能力。
1.永磁体磁悬浮
【实验目的】
利用磁性排斥力达到漂浮物体的目的。
【实验原理】
观点一：两块磁铁异性相吸，同性相斥，自然就能悬浮起来了。
观点二：不旋转的话不能稳定的飘在空中。但是正如一个旋转的陀螺不会倒一样，旋转的磁陀螺就能够稳定地飘在大磁铁上空了。物理学家说，陀螺这种不会倒的性质是由于角动量守恒。
根据恩绍定律证明了，静电力，静磁力，引力（牛顿定律所描述的引力）的任意组合是不能让一个物体处于稳定平衡状态的。
什么是稳定平衡状态？一个小球处于碗底就是稳定平衡状态，即无论你朝哪个方向轻轻地推它，它都能回到碗底，物理学家说，这是因为小球的重力势能在碗底有一个最小值。物体喜欢呆在势能最低的地方，俗话说，水往低处流。有稳定的平衡那就有不稳定平衡。什么是不稳定平衡呢？把一个小球放在一个大球顶上就是一个例子。这种情况下，你稍微对小球吹一口气它就出去，回不来了。物理学家说，这是因为小球的重力势能在球顶上是最大值，它呆在那里不安分。除了这两种情况外，还有一种比较特殊的状态。如果我们把一个小球放在下面这个马鞍形的体育馆顶上的正中央，会发生什么情况呢？情况是我们左右方向推这个小球它还能回到中央来，前后推它则回不来了。物理学家说，这个小球的重力势能有一个“鞍点”，即它在一个方向是稳定平衡，另一个方向是不稳定平衡。
一百六十多年前，恩绍先生正是证明了所有静电场，静磁场和引力场对一个带电体或者一块磁铁所产生的势能都是这种马鞍形的。即靠这三种力，无法将一块小磁铁悬浮在空中，它总会朝某一个方向溜走。
旋转的陀螺由于角动量守恒，的确能够保持直立不倒，但是光靠这一点怎么能够让它在一个马鞍状的势能里保持稳定呢？试想我们在那个马鞍形的屋顶上放一个旋转的陀螺，你往
前后推它，它还不是照样一边旋转着一边溜出去吗？可能唯一比小球好一点的地方是小球是连滚带爬，旋转的陀螺始终昂首直立。但结果都一样，它们都溜出屋顶回不来了。磁悬浮陀螺的稳定性一定有它更深刻的原因。悬浮陀螺稳定性问题的完整正确的解释最早是在1996 年左右由英国著名理论物理学家Michael Berry 给出的。
Berry 先生证明，旋转的陀螺通过某种神奇的作用，把原本是一个马鞍状的势能改变成了碗状的势能。恩绍定律证明的情况是，如果你能保持一个小磁铁始终朝一个方向，那么它所受的磁场势能是鞍形的。我们都有这种经验，把一块小磁铁握在指端，同性靠近另一块桌面上固定的大磁铁，我们会感受到小磁铁很想溜到一边去。在这里，这个三维的鞍形势能在竖直方向上是稳定的，水平方向是不稳定的。但是，陀螺在旋转的时候，却能把水平方向也变成稳定的。这是因为，小磁铁的角动量，磁场和大磁铁的磁场相互作用，当小磁铁试图向右水平移动时，它的转轴不再保持直立，而是跟着当地的磁力线稍稍向右倾斜。同样，当它试图向左水平移动时，它的转轴跟着当地的磁力线稍稍向左倾斜（见下面的示意图）。很神奇的是，这恰恰与观点二相反。
观点二认为陀螺由于角动量守恒，始终直立以至稳定悬浮；而实际情况是，小陀螺能够聪明地跟随所处地的磁力线的方向调整自己的转轴方向，而使自己稳定悬浮。
正因为陀螺不是始终指向同一个方向，恩绍定律就不再适用了。这种情况下，悬浮的陀螺磁铁所感受到的势能的确是一个碗状而不是马鞍状的（见下图），虽然是个非常浅非常浅的碗，陀螺在这个碗底也能保持稳定平衡，足以对抗空气扰动，你向它吹气也不能轻易把它吹走。物理学家把这个碗叫做势阱。
Berry 先生的计算表明，这个碗状的势阱出现在一块磁铁上方非常小的一个区域内（如果磁铁底座的直径是 6 厘米，这个平衡区间在 3 到 3.8 厘米之间），所以悬浮陀螺的重量必须调整得恰到好处才能在这个区间里悬浮。太轻了或太重，悬浮陀螺都不能在这个区间里平衡。
【实验仪器】
磁性陀螺、磁性底盘（由壳体和永磁体构成）。
【实验内容】
通过手指发力转动使陀螺先在永磁体上转动起来，然后慢慢抬起塑料板，使其漂浮在空中。
【实验现象】
近代物理实验报告 实验题目：高温超导材料的特性与表征作者：李健 时间：2015-09-17
高温超导材料的特性与表征 【摘要】本实验主要通过对高温超导材料Y-Ba-Cu-O特性的测量，理解超导体的两个基本特性，即完全导电性和完全抗磁性，了解超导磁悬浮的原理。本实验利用液氮将高温超导材料Y-Ba-Cu-O降温，用铂电阻温度计测量温度，通过测量铂电阻的大小及查询铂电阻-温度对照表得出相应的温度，再电压表测得超导体电阻，即能得到超导体电阻温度曲线，测得该样品的超导转变温度约为93K；再通过超导磁悬浮实验验证了高温超导材料的磁特性，得到分别在零场冷却，有场冷却下的超导体的磁悬浮力与超导磁体间距的关系曲线。 【关键词】高温超导零电阻现象MEISSNER效应低温恒温器四引线法磁悬浮 【引言】 从1991年荷兰物理学家卡默林·翁纳斯（H.K.Onnes）发现低温超导体，超导科技发展大体经历了三个阶段：1911年到1957年BCS超导微观理论问世，是人类对超导电性的基本探索和认识阶段，核心是提出库珀电子对；第二阶段是从1958年到1985年是超导技术应用的准备阶段，成功研制强磁场超导材料，发现约瑟夫森效应；第三阶段是1986年发现高于30K的超导材料，进入超导技术开发时代。超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在更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，超导电性还可以用于计量标准，在991年1月1日开始生效的伏特和欧姆的新实验基准中，电压基准就是以超导电性为基础。 本实验目的是通过对氧化物高温超导材料的测量与演示、加深理解超导体两个基本特性；了解超导磁悬浮原理；了解金属和半导体的电阻随温度变化以及温差电效应；掌握低温物理实验的基本方法：低温的获得、控制和测量。 【正文】 一、实验原理 1.超导现象、临界参数及实用超导体 （1）零电阻现象 将物体冷却到某一临界温度Tc以下时电阻突然降为零的现象，称为超导体的零电阻现象。不同的超导体的临界温度各不相同。如下图，用电阻法测量临界温度，把降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度Tc,onset，临界温度Tc定义为待测样品电阻从起始转变处下降到一半对应的温度，也称作超导转变的中点温度Tcm。电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度△Tc，电阻全降到零时的温度为零电阻温度Tc。通常说的超导转变温度Tc指Tcm。
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。为了知道一个样品是否具有抗磁性需要测量该样品的磁化强度M （或磁化率X ）随温度的变化关系。测量方法很多，有磁称法、振动样品磁强针及SOUID 磁强计等，这些都是测量直流磁化率X DC 的方法，他们要求高，装置复杂。 排斥力的大小与样品的磁化强度及磁场梯度有关： X B M F ??= (2) 实验上斥力F 的大小可测量，并可用压力传感器把它变成电信号。 3、仪器工作原理 斥力的大小可用压力传感器把它变成电 信号，力的大小与两者之间的距离有关，距 离可用百分表测，这样就可测定磁悬浮力了。 传感器是一个电桥电路，受传感杆传来的力 的作用，电桥某一臂电阻发生变化，使电桥 失去平衡，有电压信号输出，输出的大小与 力的大小成比例。见图2。 实验内容 一、测量超导磁悬浮力 磁悬浮装置示意图见图3。 1、实验测量前的工作 (1) 首先按说明书所述装好样品，然后 把传感器的工作电压线接到仪器的电源插座，传 感器的电源输出（V S ）线接到仪器的信号输入插 座，调节工作电压V = 5.0伏。无受力的情况下 V S 应为零，但因为已有连接棒等负载，其输出并 不为零，利用仪器调零电位器把它调到零。 (2) 戴好清洁手套取出超导样品，用酒精清 洁其表面后，装在样品架上并固定在盛液氮的胶 木杯内，再把它置放在连接棒下端的磁铁（强度 4500Gs 左右）下面(安装样品时样品面要保持平 放状态，并且固定好，以免实验过程中样品脱落。 旋紧螺丝时不要过分用力，但不要过分紧张以免 把样品弄坏。)。调节磁铁与样品的距离，使之在 最大距离时百分表为最大指示刻线处(端线刻度 30mm 或0mm ，百分表外壳可转动)， 及最小距离 图3 磁悬浮装置示意图 图2 传感器电桥
研究生自动控制专业实验 地点：A区主楼518房间 姓名：实验日期：年月日斑号：学号：机组编号： 同组人：成绩：教师签字：磁悬浮小球系统 实验报告 主编：钱玉恒，杨亚非 哈工大航天学院控制科学实验室
磁悬浮小球控制系统实验报告 一、实验内容 1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理； 2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计； 3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真； 4、掌握频率响应控制实验与仿真； 5、掌握PID控制器设计实验与仿真； 6、实验PID控制器的实物系统调试； 二、实验设备 1、磁悬浮球控制系统一套 磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。 磁悬浮球控制系统计算机部分 磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711控制卡等； 三、实验步骤 1、系统实验的线路连接 磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，考虑实验设备的使用便利，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。 2、启动实验装置 通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接通控制器电源，随后起动计算机和控制器，在编程和仿真情况下，不要启动控制器。 系统实验的参数调试
根据仿真的数据及控制规则进行参数调试（根轨迹、频率、PID 等），直到获得较理想参数为止。 四、实验要求 1、学生上机前要求 学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。 学生必须交实验报告后才能上机调试。 2、学生上机要求 上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室的有关规定。 五、系统建模思考题 1、系统模型线性化处理是否合理，写出推理过程？ 合理，推理过程： 由级数理论，将非线性函数展开为泰勒级数。由此证明，在平衡点)x ,(i 00对 系统进行线性化处理是可行的。 对式2x i K x i F )(),(=作泰勒级数展开，省略高阶项可得： )x -)(x x ,(i F )i -)(i x ,(i F )x ,F(i x)F(i,000x 000i 00++= )x -(x K )i -(i K )x ,F(i x)F(i,0x 0i 00++= 平衡点小球电磁力和重力平衡，有 (,)+=F i x mg 0 |,δδ===00 i 00 i i x x F(i,x) F(i ,x )i ；|,δδ===00x 00i i x x F(i,x)F (i ,x )x 对2 i F(i,x )K()x =求偏导数得：
实验报告 课程名称： 工程电子场与电磁波 指导老师：________熊素铭________ 成绩：__________________ 实验名称：_ 磁悬浮 _实验类型： 动手操作及仿真 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、观察自稳定的磁悬浮物理现象； 2、了解磁悬浮的作用机理及其理论分析的基础知识； 3、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。 二、实验内容 1、观察自稳定的磁悬浮物理现象 2、实测对应于不同悬浮高度的盘状线圈的激磁电流 3、观察不同厚度的铝板对自稳定磁悬浮状态的影响 实验原理 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点：
1、自稳定的磁悬浮物理现象 由盘状载流线圈和铝板相组合构成磁悬浮系统的实验装置，如图2-6所示。该系统中可调节的扁平盘状线圈的激磁电流由自耦变压器提供，从而在50 Hz正弦交变磁场作用下，铝质导板中将产生感应涡流，涡流所产生的去磁效应，即表征为盘状载流线圈自稳定的磁悬浮现象。 2、基于虚位移法的磁悬浮机理的分析 在自稳定磁悬浮现象的理想化分析的前提下，根据电磁场理论可知，铝质导板应被看作为完纯导体，但事实上当激磁频率为50 Hz时，铝质导板仅近似地满足这一要求。为此，在本实验装置的构造中，铝质导板设计的厚度b 还必须远大于电磁波正入射平表面导体的透入深度d（b ）。换句话说，在理想化的理论分析中，就交变磁场的作用而言，此时，该铝质导板可被看作为“透不过的导体”。 对于给定悬浮高度的自稳定磁悬浮现象，显然，作用于盘状载流线圈的向上的电磁力必然等于该线圈的重量。本实验中，当通入盘状线圈的激磁电流增大到使其与铝板中感生涡流合成的磁场，对盘状载流线圈作用的电磁力足以克服线圈自重时，线圈即浮离铝板，呈现自稳定的磁悬浮物理现象。现应用虚位移法来求取作用于该磁悬浮系统的电动推斥力。
装订线 实验报告 课程名称：工程电磁场与波指导老师：姚缨英成绩：__________________ 实验名称：环形载流线圈和磁悬浮实验类型：__分析验证__ 同组学生姓名：___________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 实验一：球形载流线圈的场分布与自感 一、实验目的和要求 1.研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感系数 2.掌握工程上测量磁场的两种基本方法——感应电势法和霍耳效应法 3.在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍耳效应以及高斯计的应用 二、实验内容和原理 （一）实验内容 1.理论分析 对于磁场B的求解的主要工作是对下面的边值问题方程组进行求解 其中的泛定方程均为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助边界条件、标量磁位的参考点，以及离该磁通球无限远处磁场衰减为零的物理条件所组成。 ()() ()() () () 2 m1 2 m2 t1t212n n1n20102 m10 2m2 ,0 ,0 sin 2 r r r r r r r R r r R N H H H H K i r R R B B H H r R θθ ?θ ?θ θ μμ ? ? = →∞→∞ ? ? ?=< ? ??=> ? ? ? ? ? ? ?-=-=== ? ?? ?? =→== ? ? ?= ? ?=-?= ? 泛定方程: BC: H 这个方程看起来简单，实际求解过程并没有想象的轻松 本题中场域是呈现球对称场的分布，我们选择球坐标系，待求场函数只与球坐标变量r与θ有关，我们先采用分离变量法 1
磁悬浮列车演示实验报 告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
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
一、电机频率与磁牵引力的关系 1、实验测得数据 2、拟合函数 由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = 3.31e-05*x + 0.01282（95%置信度） 3、拟合函数图像 二、电机频率与磁悬浮力的关系 1、实验测得数据
2、拟合函数 由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = 5.736e-06*x - 0.06576（95%置信度） 3、拟合函数图像 三、（1）磁牵引力随距离变化曲线 1、实验测得数据 2、数据拟合函数
由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = 0.6908 * x ^ -0.8036 + -0.1516（95%置信度）3、拟合函数图像 （2）磁悬浮力随距离变化曲线 1、实验测得数据 2、实验数据拟合函数
由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = -0.08735 * x ^ 0.2204 + 0.1266（95%置信度） 3、实验数据拟合函数图像 四、电机频率与转速的关系 1、实验测得数据 2、实验数据拟合函数
由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = 0.009542 * x + -37.85（95%置信度） 3、实验数据拟合函数图像 五、电机频率与发电电压的关系 1、实验测得数据 2、实验数据拟合函数
由MATLAB进行数据拟合得到电机频率与牵引力符合以下函数：f(x) = 0.0001191 * x + 0.05747（95%置信度）3、实验数据拟合函数图像
开放性试验： 《磁悬浮原理实验仪制作及PID控制》 试验报告 实验内容：学生通过磁悬浮有关知识的学习，根据已有的试验模型，设计出磁悬浮实验仪器，并进行制作，进而在计算机上用PID技术进行调节和控制。 难点：PID控制程序的编写及调试。 创新点：该实验以机械学院数控所得科研成果为依托，以一种新颖的方式，用磁悬浮小球直观的展示了PID控制理论的应用。该仪器构造简单，成本低廉。此实验综合应用了电磁场、计算机、机械控制等相关知识，具有一定的研究创新性特点。该仪器有望成为中学物理实验仪器，和高校PID 控制实验仪器。 关键问题 1.悬浮线圈的优化设计 2.磁悬浮小球系统模型 3.磁悬浮小球的PID控制 电磁绕组优化设计 小球质量：钢 小球质量：15~20g 小球直径：15mm 悬浮高度：3mm 要求：根据悬浮高度、小球大小、小球重量设计悬浮绕组
绕组铁芯尺寸、线圈匝数、额定电流、线径。 电磁绕组优化设计： 由磁路的基尔霍夫定律、毕奥-萨格尔定律和能量守恒定律，可得电磁吸力为： 式中：μ0——空气磁导率，4πX10-7H/m ； A ——铁芯的极面积，单位m2； N ——电磁铁线圈匝数； z ——小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙，单位m ； i ——电磁铁绕组中的瞬时电流，单位A 。 功率放大器中放大元器件的最大允许电压为15V 。为了降低功率放大器件上的压力差，减少功率放大器件的发热，设定悬浮绕组线圈电压该值为12V 。 约束条件：U ＝12V 电流、电压与电阻的关系 电阻： L ——漆包线的总长度/m S ——漆包线的横截面积/m2 d ——线径的大小/m ε是漆包线线的电阻率，查表可知： ε＝1.5*1.75*e-8，单位：Ω*m 根据线圈的结构，可以得出漆包线的总长度为： 2 202??? ??-=z i AN F μU i R =L R S ε=2 14S d π=
实验报告 课程名称： 工程电子场与电磁波 指导老师：________熊素铭________成绩：__________________ 实验名称：_ 磁悬浮 _实验类型： 动手操作及仿真 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、观察自稳定的磁悬浮物理现象； 2、了解磁悬浮的作用机理及其理论分析的基础知识； 3、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。 二、实验内容 1、观察自稳定的磁悬浮物理现象 2、实测对应于不同悬浮高度的盘状线圈的激磁电流 3、观察不同厚度的铝板对自稳定磁悬浮状态的影响 实验原理 1、自稳定的磁悬浮物理现象 由盘状载流线圈和铝板相组合构成磁悬浮系统的实验装置，如图2-6所示。该系统中可调节的扁 平盘状线圈的激磁电流由自耦变压器提供，从而在50 Hz 正弦交变磁场作用下，铝质导板中将产生感 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点：
应涡流，涡流所产生的去磁效应，即表征为盘状载流线圈自稳定的磁悬浮现象。 2、基于虚位移法的磁悬浮机理的分析 在自稳定磁悬浮现象的理想化分析的前提下，根据电磁场理论可知，铝质导板应被看作为完纯导体，但事实上当激磁频率为50 Hz时，铝质导板仅近似地满足这一要求。为此，在本实验装置的构造中，铝质导板设计的厚度b还必须远大于电磁波正入射平表面导体的透入深度d（b ）。换句话说，在理想化的理论分析中，就交变磁场的作用而言，此时，该铝质导板可被看作为“透不过的导体”。 对于给定悬浮高度的自稳定磁悬浮现象，显然，作用于盘状载流线圈的向上的电磁力必然等于该线圈的重量。本实验中，当通入盘状线圈的激磁电流增大到使其与铝板中感生涡流合成的磁场，对盘状载流线圈作用的电磁力足以克服线圈自重时，线圈即浮离铝板，呈现自稳定的磁悬浮物理现象。现应用虚位移法来求取作用于该磁悬浮系统的电动推斥力。 首先，将图2-1所示盘状载流线圈和铝板的组合看成一个磁系统，则其对应于力状态分析的磁场能量 式中，I为激磁电流的有效值。其次，取表征盘状载流线圈与铝板之间相对位移的广义坐标为h（即给定的悬浮高度），则按虚位移法可求得作用于该系统的电动推斥力，也就是作用于盘状载流线圈的向上的电磁悬浮力 (2-1) 在铝板被看作为完纯导体的理想化假设的前提下，应用镜像法，可以导得该磁系统的自感为 (2-2) 式中，a——盘状线圈被理想化为单匝圆形线圈时的平均半径；N——线匝数；R——导线被看作圆形导线时的等效圆半径。从而，由稳定磁悬浮状态下力的平衡关系，即 式中，M ——盘状线圈的质量(kg)；g——重力加速度 m/s2)；进一步代入关系式(2-2)，稍加整理，便可解出对于给定悬浮高度h的磁悬浮状态，系统所需激磁电流为 三、主要仪器设备 磁悬浮装置 铝板：b=14mm，b=2mm，γ= S/m 盘状线圈：N=250，R1=31mm，R2=195mm，h=，M=
DHSY- 1型磁悬浮动力学实验仪 实验一动力学基础实验 随着科技的发展，磁悬浮技术的应用成为技术进步的热点，例如磁悬浮列车。永磁悬浮技术作为一种低耗能的磁悬浮技术，也受到了广泛关注。本实验使用的永磁悬浮技术，是在磁悬导轨与滑块两组带状磁场的相互作斥力之下，使磁悬滑块浮起来，从而减少了运动的阻力，来进行多种力学实验。通过实验，学生可以接触到磁悬浮的物理思想和技术，拓宽知识面，加深牛顿定律等动力学方面的感性知识。 本实验仪可构成不同倾斜角的斜面，通过滑块的运动可研究匀变速运动直线规律，加速度测量的误差消除，物体所受外力与加速度的关系等。 【一】实验目的 1.学习导轨的水平调整，熟悉磁悬导轨和智能速度加速度测试仪的调整和使用； 2.学习矢量分解； 3.学习作图法处理实验数据，掌握匀变速直线运动规律； 4.测量重力加速度g,并学习消减系统误差的方法； 5.探索牛顿第二定律，加深物体运动时所受外力与加速度的关系； 6.探索动摩擦力与速度的关系。 【二】实验原理 1.瞬时速度的测量 一个作直线运动的物体，在△ t时间内，物体经过的位移为△ s,则该物体在△ t时间内的平均速度为 △s v 二 为了精确地描述物体在某点的实际速度，应该把时间△t取得越小越好， △t越小，所求得的平均速度越接近实际速度。当△t T0时，平均速度趋近于一个极 限，即即 =li m^f =li m o v⑴ v 这就是物体在该点的瞬时速度。 但在实验时，直接用上式来测量某点的瞬时速度是极其困难的，因此，一般在一定误 差范围内，且适当修正时间间隔（见图5、6）,可以用历时极短的△ t内的平均速度近似 地代替瞬时速度。
高温超导实验 姓名：李首卿学号：201311141049 【摘要】超导由于其独特而优异的性质具有广泛而深刻的研究价值，本实验通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深了我们对于超导体零电阻现象和迈斯纳效应这两个基本特性的理解。并且我们通过掌握对低温获得、控制、测量的低温物理实验的基本方法，了解到金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应。 关键词：高温超导零电阻现象迈斯纳效应电阻温度特性 一、引言 从荷兰的物理学家卡墨林·翁纳斯发现低温超导体，到BCS超导微观理论问世，再到高温超导的发现，人类不断地努力探索认识超导材料，开发应用超导技术。而随着人们将超导现象温度的提高，这个环境苛刻要求的降低为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。如今，超导技术广泛地应用于人类生活的方方面面，如：超导计算机、超导磁悬浮列车、超导重力仪和计量标准等。超导给我们的生活带来了巨大的影响。 二、实验原理 1、零电阻现象：只有在直流电情况下才有零电阻现象，当我们测量端电压时， 当温度稍低于液氦的正常沸点时，物体电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或导电现象。通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体； 2、迈斯纳效应：不管加磁场的次序如何，超导体内的磁场感应强度总等于零。 超导体即使在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有内部磁场，它与外磁场的历史无关，这个效应我们称之为迈斯纳效应； 3、超导临界温度：当电流、磁场及其他外部条件（如应力、辐照）保持为零或 不影响转变温度测量的足够低值时，超导体呈现超导态的最高温度。我们有以下定义作为参数： 1)起始转变温度T c onset：降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离的温度； 2)中点温度T cm：待测样品电阻从起始转变处下降到一半时对应的温度， 我们也把它称作临界温度T c，通常所说的超导转变温度； 3)转变宽度?T c：把电阻变化从10%到90%所对应的温度间隔，其大小反映 了材料品质的好坏； 4)零电阻温度T c0：电阻刚刚完全降到零时的温度称为完全转变温度即零电
高温超导材料的特性与表征 姓名：孙淦学号：201411142030指导教师：张金星 实验日期：2016年11月24日 摘要 本实验通过借助已定标的铂电阻温度计测量并标定硅二极管正向电阻、温差热电偶电动势及超导样品的温度计。比较几种不同的温度计得到各自的电阻温度变化关系，同时由超导转变 曲线发现超导样品温度计在高温超导区域更明显的变化，并得到了高温超导转变温度的相关参 数。演示了高温超导磁悬浮实验，并完成了零场冷和场冷条件下高温超导体的压力位移曲线测 定。 关键词：高温超导、铂电阻温度计、磁悬浮、场冷、零场冷。 1引言 1911年，昂纳斯首次发现在4.2K水银的电阻突然消失的超导现象。1933年，迈斯纳发现超导体内部磁场为零的迈斯纳效应。完全导电性和完全抗磁性是超导体的两个基本特性。1957年，巴丁、库柏和施里弗根据电子配对作用共同提出了超导电性的微观理论——BCS理论。1986年，柏诺兹和缪勒发现Ba-La-Cu-O化合物具有高T c的超导特性，之后高T c超导体的研究出现了突破性进展。 超导体应用十分广泛，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。 本实验中通过对高温超导材料特性的测量和表征，探究金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应，了解磁悬浮的原理，掌握低温实验的基本方法。 2实验原理 2.1超导现象、临界参数及实用超导体 2.1.1零电阻现象 零电阻：温度降低，电阻变为0，称为超导电现象或零电阻现象。只发生在直流情况下，不会发生在交流情况。 超导临界温度：当电流、磁场以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时，超导体呈现超导态的最高温度。 起始转变温度T c,onset：降温过程中电阻温度曲线开始转变的温度。 超导转变的中点温度T cm：待测样品电阻从起始转变处下降到一半时对应的温度。 完全转变温度（零电阻温度）T c0：电阻刚刚完全降到零时的温度。 1
实验十七 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 (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。 图一超导体的完全抗磁性 迈纳斯效应可以通过磁悬浮实验直观演示：当一个小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。为了知道一个样品是否具有抗磁性需要测量该样品的磁化强度M（或磁化率X）随温度的变化关系。测量方法很多，有磁称法、振动样品磁强针及SOUID磁强计等，这些都是测量直流磁化率X DC的方法，他们要求高，装置复杂。 排斥力的大小与样品的磁化强度及磁场梯度有关： (2) 实验上斥力F的大小可测量，并可用压力传感器把它变成电信号。 图2 传感器电桥 3、仪器工作原理 斥力的大小可用压力传感器把它变成电信号，力的大小与两者之间的距离有关，距离可用百分表测，这样就可测定磁悬浮力了。传感器是一个电桥电路，受传感杆传来的力的作用，电桥某一臂电阻发生变化，使电桥失去平衡，有电压信号输出，输出的大小与力的大小成比例。见图2。 实验内容 一、测量超导磁悬浮力 磁悬浮装置示意图见图3。 1、实验测量前的工作
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，如图70-1所示。由二部分组成：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
磁悬浮原理实验 （1）实验开设背景磁悬浮技术是磁性原理和控制技术综合应用的产物，经过一百多年来科学和工程技术人员的努力，这一技术被用在了很多行业，其中最典型的两大应用领域是磁悬浮列车和磁悬浮轴承，磁悬浮列车的原理就是将列车的车厢用磁力悬浮起来，由于没有接触和摩擦，所以列车可以以非常高的速度运行磁悬浮轴承（以下简称磁轴承Magnetic Bearing），是一种应用转子动力学、机械学、电工电子学、控制工程、磁性材料、测试技术、数字信号处理等综合技术，通过磁场力将转子和轴承分开，实现无接触的新型支承组件。 按照磁轴承磁力的提供方式，可分为三大类：有源磁轴承（也称为主动磁轴承Active Magnetic Bearing 简称AMB）；无源磁轴承（也称为被动磁轴承Passive Magnetic Bearing 简称PMB）；混合磁轴承（永磁偏置）（Hybrid Magnetic Bearing 简称HMB）； 目前磁轴承被用在了超高速超精密加工机床用的磁轴承主轴，其高速、高精度、高效、低能耗的优良性能引起了各国专家的广泛关注、其次磁悬浮轴承在离心压缩机、分子涡流泵、汽轮发动机等大型设备上也得到了成功的应用。 在航空航天领域，60年代初美国德雷伯实验室首先在空间制导和惯性轮上成功地使用了磁轴承；法国军事科学研究实验室于1972年将磁轴承用于卫星导航的惯性轮上；1983年11月搭载于美国航天飞机的欧洲空间仓内安装了采用磁浮轴承的真空泵； 最近几年，美国对磁轴承在发动机上应用的可行性作了系统的研究，研究的结果表明：使用磁浮轴承可以将发动机的重量减轻15％并将其效率提高5％左右。美国《航空周刊》1994年11月报道：美国普惠公司在计划研究的XTC－65发动机的核心机中使用了磁轴承，其验证机已通过了100小时的试验。 (2) 实验介绍在机械设计课程机电一体化设计一章中，以磁悬浮轴承设计及其应用作为了教学实例。其中介绍了磁悬浮原理，磁悬浮轴承结构，承载力计算以及磁悬浮轴承的控制等。以加强学生进行机电一体化设计的思想意识，为了更进一步加强学生对磁悬浮原理的掌握，对机电结合方法和特点具有直观的感受，以及磁悬浮稳定控制等方面的知识有所了解。磁悬浮原理实验分为三个部分，其一是：单自由度磁悬浮球实验，其二是：五自由度高速转子实验台演示实验。其三是：自主设计磁悬浮球的控制器 第一部分提供了单自由度磁悬浮球实验台，即试验台用磁悬浮技术将一个金属铁球稳定地悬浮在空中。在实验中可以让学生亲自动手调整被控对象－铁球的悬浮位置，通过调节PID参数来调节铁球悬浮状态和稳定性等通过该实验，能够
复旦大学通识教育核心课程教学大纲 物理与文化 课程代码: PHYS119001 课程名称:物理与文化 (Physics and cultures ) 学分数: 2学分周学时: 2学时 主讲教师:物理学系马世红教授，现代物理研究所王炎森教授，孔青副教授 预修课程:高中物理和数学 课程性质:是一门文理交融, 重视科学教育与人文教育融合的通识教育课程。 教学目的:本课程是以物理基础知识为载体, 突出物理学的文化内涵, 展现物理思想和人文精神的融合, 有利学生科学素养和终身学习能力的培养。 基本内容简介: 本课程是在较系统介绍(以定性介绍为主)物理学的一些基本知识(从宏观、微观到宇观)的基础上, 着重通过对物理学发展史上的一些具有里程碑意义的重 大发现过程和一些著名物理学家的重大贡献的介绍，向学生展示物理学发展过程 中所体现的丰富的科学思想、科学方法和科学精神, 以及著名物理学家的创新思 维、高尚道德和人格魅力。同时也对与物理学有关的一些社会性论题及这些重大 发现在高科技中生动、有趣的应用作了适当介绍。 教材和教学参考资料: 教材:倪光炯、王炎森《文科物理 --- 物理思想与人文精神的融合》 高等教育出版社 2005年主要参考资料: 倪光炯、王炎森、钱景华、方小敏《改变世界的物理学》(第二版) 复旦大学出版社, 1999年阿特·霍布森《物理学:基本概念及其与方方面面的联系》秦克诚等译 上海科学技术出版社, 2001年埃米里奧·赛格雷,《从落体到无线电波 --- 经典物理学家和他们的发现》 上海科学技术文献出版社, 1984年 《从X射线到夸克 --- 近代物理学家和他们的发现》 上海科学技术文献出版社, 1984年基本要求: 要求学生了解: 本课程中所介绍的物理学中一些最基本的知识, 物理学发展史中一些重大发现的内容和意义, 一些著名物理学家的创新思维和突出贡献。以 及自然科学的一些研究方法。 在上述基础上深入思考“科学教育与人文教育融合”的重要意义，人文思想对科学发展的作用,自然科学中的研究方法在人文科学研究中的参考价值, 体会 对真、善、美的追求是科学文化和人文文化的共同目标, 消除两种文化隔阂的重 要性。 教学方式: 以课堂讲授为主, 配以一定课时的讨论，并穿插多媒体教学(展示物理在高技术应用方面的精彩资料和图片)和课堂示范实验。 教学内容安排(按32学时教学，不包含考试的2学时): 第一章两种文化的历史演变 (2学时) 讲课要点: 1. 探讨我国科学在历史上逐渐落后的原因–“李约瑟难题”
《超导磁悬浮应用》 摘要：1.高温超导技术的发现简单介绍，以及在磁悬浮系统方面的广阔的应用前景。2. 高温超导磁悬浮列车的核心是车载高温超导磁悬浮系统, 这个系统要求较大尺寸的液氮低温容器, 并且要求高温超导体块材与导轨之间的间隙(即磁悬浮净高度) 越大越好。 关键词：液氮低温容器，永磁导轨，超细铌钛合金多芯，电磁诱导供电系统线 1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C 时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然
离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（OK=-273°C）。86年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30度，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体，很快又发现了14°C下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在无磨擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。 随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一
物理演示实验报告磁悬浮列车演示实验报告 The pony was revised in January 2021
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，如图70-1所示。由二部分组成：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 18×10×6mm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18mm左右，厚度为6mm，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.