高温超导实验报告
【实验名称】高温超导材料特性测试和低温温度计
【目的要求】
1. 了解高温临界温度超导材料的基本特性及其测试方法。
2. 了解金属和半导体PN节的伏安特性随温度的变化以及温差电效应。
3. 学习几种低温温度计的比对和使用方法，以及低温温度控制的简便方法
【仪器用具】
低温恒温器（俗称探头，其核心部件是安装有高临界温度超导体、铂电阻温度计、硅二极管温度计、铜-康铜温差电偶及25Ω锰铜加热器线圈的紫铜恒温块），不锈钢杜瓦容器和支架，PZ158型直流数字电压表（5位半，1μV），BW2型高温超导材料特性测试装置（俗称电源盒），以及一根两头带有19芯插头的装置连接电缆和若干两头带有香蕉插头的面板连接线。
【实验原理】
1、高临界温度超导电性
低温下导体电阻降低到零的现象称为零电阻现象或超导电现
象，具有超导电现象的物体成为超导体。
超导体电阻突然变为零的温度，称为超导转变温度。维持外界磁场、电流和应力在足够低的值，样品在一定外部条件下的超导转变温度，称为超导临界温度T c。但在一般测量中，地磁场没有被屏蔽，样品过的电流也不太小，而且超导转变往往发生在并不很窄的温度围，因此引进起始转变温度T c,onset，零电阻温度T c0和超导转变（中点）温度T cm来描写高温超导体的特性。
2、三种温度计的温度特性
（1）金属电阻温度计
一般而言，金属具有正的电阻温度系数。金属纯度很高时，总电阻可以近似表达成：R=R i(T)+R r，R r称为剩余电阻。在液氮温度以上，R i(T)>>R r，则有R≈R i(T)。
在液氮正常沸点到室温温度围，铂电阻温度计具有良好的线性电阻温度关系，可表示为：R(T)=AT+B，或T(R)=aR+b，其中A,B 和a,b是不随温度变化的常量。通过铂电阻温度计在液氮正常沸点和冰点的电阻值，可以确定铂电阻温度计的A,Ｂ和a,b的值，并由此可以得到铂电阻温度计测温时任一电阻值所对应的温度值。
（２）半导体温度计
一般而言，半导体具有负的电阻温度系数。在恒定电流下，硅和砷化镓二极管PN结的正向电压随着温度的升高而降低，一支二极管温度计能测量很宽围的温度，而且灵敏度很高。
（３）温差电偶温度计
两种金属所做成的导线连成回路，并使其两个接触点维持在不同的温度时，该闭合回路中就会有温差电动势存在。如果将回路的一个接触点固定在一个已知的温度，则可以由所测量的温差电动势确定回路的另一接触点的温度。
３、未知电阻的四引线测量法
由于低温物理实验装置的原则之一是必须尽可能减小室温漏热，因此测量引线通常是又细又长，其阻值有可能远远超过待测样品（如超导样品）的阻值。为了减小引线和接触电阻对测量的影响，通常采用“四引线测量法”，即每个电阻元件都采用四根引
线，其中两根为电流引线，两根为电压引线。
恒流源通过两根电流引线将测量电流I 提供给待测样品，I=U n /R n 。测量待测样品上的电压U x ，则待测样品的电阻为：
n n
x x x R U U I U R == ４、乱真电动势和零电阻的判断
即使电路中没有来自外电源的电动势，只要存在材料的不均匀性和温差，就有温差电动势存在，称为乱真电动势和寄生电动势。在低温物理实验中，待测样品往往处在低温下，而测量仪器却处在室温。因此它们之间的连接导线处在温差很大的环境中。而且，沿导线的温度分布还会随着低温液体液面的降低、低温恒温器的移动以及部情况的其他变化随时间改变。所以，在涉及低电动势测量的低温物理实验中，特别是超导样品的测量中，判定和消除乱真电动势的影响是十分重要的。为了判定超导样品是否达到零电阻的超导态，必须使用反向开关。
【实验步骤和过程数据记录】
1、连线及室温检测
铂电阻电流1.000mA，硅二极管电流100μA，超导样品电流10mA
室温下，测量得：
铂电阻电压：109.15mV
硅二极管电压：0.5147V
样品电流：10.0093mA
样品电压：0.121mV, ?0.122mV
铂电阻温度计：T(R)=aR+b
a=2.3669K/Ω，b=29.313K
计算得：室温T0=287.4K
2、温度计的比对（数据表格及图见后）
3、超导转变曲线（数据表格及图见后）
4．液氮沸点的测量
铂电阻电流：1.0242mA、阻值：20.38Ω，硅二极管电流：100.03μA、电压：1.0662V，温差电动势：-0.000mV，样品电压：-0.000V、电流：10.0242mA、阻值：0.000Ω，液面计：-0.000利用公式T(R)=aR+b计算得：液氮的沸点T(L N2)=77.5K
【数据表和坐标图】
1叠加定理实验
GDOU-B-11-112广东海洋大学学生实验报告书（学生用表) 实验名称叠加定理实验课程名称课程号学院(系)专业班级学生姓名学号19 实验地点科技楼实验日期 一、实验目的 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 二、原理说明 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。 四、实验内容 实验线路如图7-1所示，用HE-12挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。 2. 令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表7-1。 3. 令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表7-1。 4. 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入表7-1。 5. 将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表7-1。 表7-1 五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，并应正确判断测得值的＋、－号。 2. 注意仪表量程的及时更换。 六、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零 答：①要令Ul单独作用，应该把K2往左拨，要U2单独作用应该把K1往右拨。 ②不可以直接将不作用的电源(Ul或U2)短接置零，因为电压源内阻很小，如果直接短接会烧毁电源 2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗为什么 答：①实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，叠加原理的迭加性与齐次性不成立，因为叠加原理的迭加性与齐次性只适用于线性电路，二极管是非线性元件，使实验电路为非线性电路，所以不成立。 3．当K1（或K2）拨向短路侧时，如何测U FA（或U AB） 答：①当用指针式电压表时，电压表的红表笔接高电位点，黑表笔接低电位点，如果Kl(或K2)拨向短路侧，只有U2单独作用，B点比A点电位高，要测量U AB，红表笔接B点，黑表笔接A点，但要加负号，同样，A点比F点电位高，要测量U FA，红表笔接A点，黑表笔接F点，也要加负号。对于K2拨向短路侧，原理类似。 ②对于本实验，用的是数字电压表，表笔接法没有讲究，但要注意正、负号。一般红的接线柱接起点，黑的接线柱接终点，如要测量U FA红的接线柱接F点，黑的接线柱接A点，
近 代 物 理 实 验 报 告 -高温超导
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。
做叠加定理实验的心得体会
做叠加定理实验的心得体会篇一：电路实验心得体会 电路实验心得体会 电路实验，作为一门实实在在的实验学科，是电路知识的基础和依据。它可以帮助我们进一步理解巩固电路学的知识，激发我们对电路的学习兴趣。在大一上学期将要结束之际，我们进行了一系列的电路实验，从简单的戴维南定理到示波器的使用，再到回转路-----，一共五个实验，通过这五个实验，我对电路实验有了更深刻的了解，体会到了电路的神奇与奥妙。 不过说实话在做这次试验之前，我以为不会难做,就像以前做的实验一样，操作应该不会很难，做完实验之后两下子就将实验报告写完，直到做完这次电路实验时，我才知道其实并不容易做。它真的不像我想象中的那么简单，天真的以为自己把平时的理论课学好就可以很顺利的完成实验，事实证明我错了，当我走上试验台，我意识到要想以优秀的成绩完成此次所有的实验，难度很大，但我知道这个难度是与学到的知识成正比的，因此我想说，虽然我在实验的过程中遇到了不少困难，但最后的成绩还是不错的，因为我毕竟在这次实验中学到了许多在课堂上学不到的东西，终究使我在这次实验中受益匪浅。 下面我想谈谈我在所做的实验中的心得体会：
在基尔霍夫定律和叠加定理的验证实验中，进一步学习了基尔霍夫定律和叠加定理的应用，根据所画原理图，连接好实际电路，测量出实验数据，经计算实验结果均在误差范围内，说明该实验做的成功。我认为这两个实验的实验原理还是比较简单的，但实际操作起来并不是很简单，至少我觉得那些行行色色的导线就足以把你绕花眼，所以我想说这个实验不仅仅是对你所学知识掌握情况的考察，更是对你的耐心和眼力的一种考验。 在戴维南定理的验证实验中，了解到对于任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。这就是戴维南定理的具体说明，我认为其实质也就是在阐述一个等效的概念，我想无论你是学习理论知识还是进行实际操作，只要抓住这个中心，我想可能你所遇到的续都问题就可以迎刃而解。不过在做这个实验，我想我们应该注意一下万用表的使用， 尽管它的操作很简单，但如果你马虎大意也是完全有可能出错的，是你整个的实验前功尽弃！ 在接下来的常用电子仪器使用实验中，我们选择了对示波器的使用，我们通过了解示波器的原理，初步学会了示
高温超导材料临界转变温度
实验 预习说明 1．附录不必看，因为示波器改用Kenwood CB4125A 型，它的使用指南见实验室说明资料。 2．测量B-H 曲线，用示波器直接测出R 1上的电压值u 1（3.11.1）式和电容上电压值u C （）式。 3．由于R 1、R 2和C 值不确定，仍需要用教材方法标定B 0、H 0，但是（3.11.7）、（）式中L x 、L y 分别用标 定时的电压u x 、u y 代替。u x 、u y 为电压的峰峰值。 选做实验 高温超导材料临界转变温度的测定 一．引言 1911年荷兰物理学家卡默林翁纳斯(Kamerling Onnes)首次发现了超导电性。这以后，科学家们在超导物理及材料探索两方面进行了大量的工作。二十世纪五十年代BCS 超导微观理论的提出，解决了超导微观机理的问题。二十世纪六十年代初，强磁场超导材料的研制成功和约瑟夫森效应的发现，使超导电技术在强场、超导电子学以及某些物理量的精密测量等实际应用中得到迅速发展。1986年瑞士物理学家缪勒(Karl Alex Muller)等人首先发现La-Ba-Cu-O 系氧化物材料中存在的高温超导电性，世界各界科学家在几个月的时间内相继取得重大突破，研制出临界温度高于90K 的 Y-Ba-Cu-O （也称YBCO ）系氧化物超导体。1988年初又研制出不含稀土元素的Bi 系和Tl 系氧化物超导体，后者的超导完全转变温度达125K 。超导研究领域的一系列最新进展，特别是大面积高温超导薄膜和临界电流密度高于105A/cm 2 Bi 系超导带材的成功制备，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，临界转变温度T C 的高低则是超导材料性能良好与否的重要判据，因此T C 的测量是超导研究工作者的必备手段。 二．实验目的 1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性； 2．了解低温技术在实验中的应用； 3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。 三．实验原理 1．超导现象及临界参数 1）零电阻现象 我们知道，金属的电阻是由晶格上原子的热振动（声子）以及杂质原子对电子的散射造成的。在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图1所示，其电阻率 与温度T 的关系可表示为： 50AT +=ρρ （1） 式中0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在 0。 1911年，翁纳斯在极低温下研究降温过程中汞电阻的变化时，出乎意料地发现，温度在附近，汞的 电阻急剧下降好几千倍（后来有人估计此电阻率的下限为1023cm ，而迄今正常金属的最低电阻率 仅为1013cm ，即在这个转变温度以下，电阻为零（现有电子仪表无法量测到如此低的电阻），这就是零电阻现象，如图2所示。需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。 目前已知包括金属元素、合金和化合物约五千余种材料在一定温度下转变为具有超导电性。这种材料称为超导材料。发生超导转变的温度称为临界温度，以T C 表示。 图1 一般金属的电阻率温度关系 图2 汞的零电阻现象 T 0 105 电 阻 ︵ ︶ T (K)
超导磁悬浮力测量
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
【实验报告】近代物理实验教程的实验报告
近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。
二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱
磁悬浮列车演示实验报告
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
高温超导材料特性和低温温度计实验报告
高温超导材料特性和低温温度计实验报告 学号：39051609 姓名：齐德轩日期：2011/4/15 一、实验目的 1.了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法 2.学习三种低温温度计的工作原理和使用以及进行比对的方法 3.了解液氮使用和低温温度控制的简单方法 二、实验原理 1.超导体和超导电性 （1）常用临界温度Tc，临界磁场Bc和临界电流Ic作为临界参量来表征材料的超导性能。温度的升高、磁场或电流的增大，都可以使超导体从超导状态转 变为正常态。Bc和Ic都是温度的函数。 （2）迈斯纳效应 不论有没有外加磁场，是样品从正常态转变为超导态，只要T
电路仿真实验报告
本科实验报告实验名称：电路仿真
实验1 叠加定理的验证 1.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，直流电压源、直流电流源，电流表电压表（Group:Indicators, Family:VOLTMETER 或AMMETER）注意电流表和电压表的参考方向），并按上图连接； 2. 设置电路参数： 电阻R1=R2=R3=R4=1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源I1为10A。 3．实验步骤： 1）、点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1； 2）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为0V，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2； 3）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为12V，
将直流电流源的电流值设置为0A，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3； 4.根据叠加电路分析原理,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上产生的电流或电压的代数和。 所以，正常情况下应有U1=U2+U3,I1=I2+I3; 经实验仿真： 当电压源和电流源共同作用时，U1=-1.6V I1=6.8A. 当电压源短路即设为0V,电流源作用时，U2=-4V I2=2A 当电压源作用，电流源断路即设为0A时，U3=2.4V I3=4.8A
所以有U1=U2+U3=-4+2.4=-1.6V I1=I2+I3=2+4.8=6.8A 验证了原理 实验2 并联谐振电路仿真 2.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1，按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号； 3.设置电路参数： 电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。 4.分析参数设置： AC分析：频率范围1HZ—100MHZ，纵坐标为10倍频程，扫描
近代物理实验教程的实验报告
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054001 近代物理实验教程的实验报告Experimental report of modern physics experiment course
工作报告| Work Report 实验报告近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算）， 第2页
叠加定理的验证实验报告
叠加定理的验证实验报告
电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 电子技术基础实验报告 Electronic Technology Basic Experiment Report 报告内容：叠加定理的验证
学院： 作者姓名： 学号： 指导教师： 实验：叠加定理的验证 一、实验目的 1.进一步掌握直流稳压电源和万用表的使用方法。 2.掌握直流电压和直流电流的测试方法。 3.进一步加深对叠加定理的理解。 4.通过Multisim仿真软件进行实验仿真，了解Multisim的使用方法。 二、实验原理 叠加定理： 叠加定理指出，全部电源在线性电路中产生的任一电压或电流，等于每一个电源单独作用产生的相应电压或电流的代数和。 三、实验内容 叠加定理的验证 在仿真实验中根据图1所示电路对电路中电压源共同作用时的电流进行测量，根据图2所示电路对电压进行测量：
（图1） （图2） 根据所绘制的电路，在Multisim中进行电路仿真，分别将两电压源置零，即将电压源短路，得到下列所示电路。图3、图4所示电路，对支路电流进行测量，图5、图6所示电路，对支路电压进行测量。 （图3）（图4） 参数I R1(mA)I R2 (mA) I R3 (mA) U R1 (V) U R2 (V) U R3 (V) V1单独 作用 7.2 2.4 4.8 7.2 4.8 4.8 V2单独 作用 -2.4 -4.8 2.4 -2.4 -9.6 2.4 共同作 用时的 测量值 4.8 -2.4 7.2 4.8 -4.8 7.2
高温超导体基本特性的测量-物理试验
高温超导体基本特性的测量 1911年，荷兰物理学家昂尼斯（H.K.Onnes）发现，利用液氮把汞冷却到4.2K左右时，水银的电阻率突然有正常的剩余电阻率减小到接近零，以后在其它的一些物质中也发现了这一现象。由于这些超导体的临界温度T C很低，人们称这些需在液氦温区运行的超导体为低温超导体。1986年6月，贝德诺（J.G..Bednorz）和缪勒（K.A.Muler）发现金属氧化物Ba-La-Cu-o 材料具有超导电性，其超导起始转变温度为35K，在13K达到零电阻，这一发现时超导体的研究有了突破性的进展，随后美中科学家分别独立地发现了Y-Ba-Cu-O体系超导体，起始温度92K以上，在液氮温区，以后的十年间，还发现其他系超导体，常压下T C最高达133K，这些T C高于液氮温度的氧化物超导体称为高温超导体。 一、实验目的 1．（利用直流测量法）测量超导体的临界温度； 2．观察磁悬浮现象； 3．了解超导体的两个基本特性—零电阻和迈斯纳效应。 二、实验仪器 测量临界温度和阻值的成套仪器、迈斯纳效应成套仪器、计算机、CASSY传感器 三、实验原理 1．零电阻现象 处于绝对零度的理想的纯金属，其规则排列的原子（晶格）周期场中的电子的状态是完全确定的，因此电阻为零。温度升高时，晶格原子的热振动会引起电子运动状态的变化，即电子的运动受到晶格的散射而出现电阻Ri。然而，通常金属中总是含有杂质的，杂质对电子的散射会造成附加的电阻。在温度很低时，例如在4.2K以下，晶格散射对电阻的贡献趋于零，这时的电阻完全由杂质散射所引起的，我们称之为剩余电阻Rr，它几乎与温度无关。所以总电阻可以近似表达为 R=Ri(T)+Rr （1） 当温度下降到某一确定Tc（临界温度）时，物质的直流电阻率转变为零的现象被称为零电阻效应。临界温度Tc是由物质自身的性质所确定参量。如果样品结构规整且纯度非常高，在一定温度下，物质由常规电阻状态急剧的转变为零电阻状态，称之为超导态。如果材料化学成分不纯或晶体结构不完整等因素的影响，超导材料由常规电阻状态转变为零电阻状态是在一定的温度间隔中发生的。如图1，我们把温度下降过程中电阻温度曲线开始从直线偏离出的温度的温度称为起始转变温度。我们将电阻缓慢地变化部分（常规电阻状态下）拟合成直线Ⅰ，将电阻急剧变化部分拟合成直线Ⅱ，直线Ⅰ与直线Ⅱ的交点所对应的电阻为正常态
高温超导
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
叠加定理实验报告
实验报告 一、实验名称 叠加定理与置换定理 二、实验原理 1、根据叠加定理，实验数据应满足当电路中只有U s1单独作用时流过一条支路的电流值加上电路只有Us2单独作用时流过该支路的电流值等于电路中Us1与Us2共同作用时流过该支路的电流值。 2、置换定理：若电路中某一支路的电压和电流分别为U和I，用Us=U的电压源或Is=I的电流源来置换该支路，如置换后电路有唯一解，则置换前后电路中全部支路电压与支路电流保持不变。 三、实验内容 1、测量并记录电阻的实际值（数据见实验数据表1） 2、根据下面电路图，在实验板上连接此电路实物图。将一万用表串联接入R3的那条支路中，并将万用表打在电流档上；将另一万用表并联在R33两端并打在电压档上。 3、选择一支路，记录两个电源同时作用时的两万用表的读数；单个电源作用，分别短路另一个电源（不是不接电源也不是将电源的值降为0，而是直接短路），记录两万用表的读数。（数据见实验数据表2） 四、实验数据 表1 器件R1 R2 R3 R11 R22 R33
阻值（Ω） 1.799k 219.5 267.8 2.173k 267.5 327.6 表2 电源电压/V 支路电压/V 支路电流/mA Multisim 实验板Multisim 实验板 Us1=10 Us2=15 8.250 8.35 31.0 31.70 Us1=10 Us2=0 0.632 0.636 2.337 2.35 Us1=0 Us2=15 7.728 7.72 29.0 29.33 两电源共同作用时仿真图： Us1单独作用时的仿真图： Us2单独作用时的仿真图：
将直流电源换成交流电源时的分别三张波形图： U1=10 U2=15交流波形图 U1=10 U2=0 交流波形图
实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定
高温超导材料临界转变温度的测定 一．实验目的 1．通过对氧化物超导材料的临界温度T C 两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性； 2．了解低温技术在实验中的应用； 3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校 正方法； 4．了解一种确定液氮液面位置的方法。 二．实验原理 1．超导现象及临界参数 1）零电阻现象 图1 一般金属的电阻率温度关系 在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻， 如图1所示，其电阻率 ρ 与温度T 的关系可表示为： 50AT +=ρρ （1） 式中ρ0是T ＝0K 时的电阻率，称剩余电阻率，它与金属的纯 度和晶格的完整性有关，对于实际的金属，其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在ρ0。 图2 汞的零电阻现象 ρρ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 电 阻 ︵ Ω ︶ T (K)
零电阻现象，如图2所示。需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交 流情况下电阻不为零。 2）完全抗磁性 当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。注意：完全抗磁性不是说磁化强度M 和外磁场B 等于零，而仅仅是表示M = -B / 4π。 超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。完全抗磁性不能由零电阻特性派生出来，但是零电阻特性却是迈斯纳效应的必要条件。超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，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。 3）临界磁场 把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内 部磁场。当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为H C 。如果超导体内存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的H C ，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义T C 样，通常我们把H = H 0/2相应的磁场叫临界磁场。 4）临界电流密度 实验发现当对超导体通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，当电流达到 图3 正常－超导转变 图4 第I 类超导体临界磁场 随温度的变化关系 0 T C T H C H 0 超导态 正常态 ρT 90% 50% 10% 变温度 T C ?T C 变温度
高温超导实验报告
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
叠加原理实验报告
一、实验目的 1、通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围。 2、学习直流仪器仪表的测试方法。 二、实验器材 序号名称数量备注 1稳压、稳流源1DG04 2直流电路实验1DG05 3 1D31-2 直流电压、电流表 三、实验原理 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。 四、实验内容及步骤 实验线路如图3-4-1所示。 图3-4—1 1、按图3-4-1，取U1＝+12V，U2调至+6V。 2、U1电源单独作用时（将开关S1拨至U1侧，开关S2拨至短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表格中。 3、U2电源单独作用时（将开关S1拨至短路侧，开关S2拨至U2侧），重复实验步骤2的测量和记录。 4、令U1和U2共同作用时（将开关S1和S2分别拨至U1和U2侧），重复上述的测量和记录。 五、实验数据处理及分析 线性叠加定理数据记录表 实验内容I?I?I?Uab Ucd Uad Ude Ufa U?单独作用8.360 -2.274 6.313 2.378 0.845 3.26 4.351 4.379
U?单独作用-1.06 3.586 2.422 -3.46 -1.24 1.245 -0.59 -0.537 U?,U?共同作 7.423 1.231 8.761 -1.248 -0.411 4.413 3.797 3.783 用 非线性叠加定理数据记录表 实验内容I?I?I?Uab Ucd Uad Ude Ufa U?单独作用8.556 -2.23 6.296 0.38 0.663 3.161 4.395 4.397 U?单独作用0.041 0.041 0.045 -0.002 5.872 0 0 0 U?,U?共同作 7.82 0 7.836 -0.002 -2.089 3.957 3.974 3.953 用 电源单独作用时，将另外一出开关投向短路侧，不能直接将电压源短接置零。电阻改为二极管后，叠加原理不成立。 六、实验总结 测量电压、电流时，应注意仪表的极性与电压、电流的参考方向一致，这样纪录的数据才是准确的。
高温超导实验报告
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）