高温超导_实验报告
高温超导实验报告
高温超导实验报告导言超导材料是一种在极低温度下具有零电阻及完全磁场排斥能力的材料。
长期以来，人们一直致力于寻找能够在较高温度下实现超导的材料，这对于电力传输、储能等领域的应用具有重要意义。
本实验旨在探讨高温超导材料的性质和特点。
实验方法1. 样品制备我们选择了YBa2Cu3O7-δ（YBCO）作为高温超导材料。
首先，按照化学计量比将相应的氧化铜、氧化铋和氧化钇粉末混合均匀。
然后，将混合粉末置于高温熔炉中，在氧气氛围下进行烧结，制备出YBCO样品。
2. 样品测试采用标准四探针法对YBCO样品进行电性能测试。
首先，将样品切割成规定的尺寸和形状，并固定在测试平台上。
然后，通过四个探针分别施加电流和测量电压，计算出样品的电阻。
在不同温度下进行测试，获得样品的电阻-温度曲线。
实验结果通过电性能测试，我们得到了YBCO样品的电阻-温度曲线。
在室温下，YBCO样品的电阻呈现较高的值，表明其不是一个常规超导体。
然而，随着温度的降低，YBCO样品的电阻急剧下降，并在某一临界温度下突然变为零。
这表明YBCO材料实现了超导态。
我们将临界温度定义为材料的超导转变温度Tc。
实验分析与讨论高温超导材料具有较高的临界温度，这是与传统超导材料的显著区别之一。
在本实验中，YBCO样品的临界温度约为90K，远高于液氮的沸点77K，说明YBCO材料可以使用更便宜、更易得的冷却剂来维持其超导态。
论文总结本实验通过制备YBCO样品并进行电性能测试，研究了高温超导材料的性质和特点。
结果表明，YBCO材料在较高温度下实现了超导态，并具有较高的临界温度。
这一发现对于高温超导材料的应用具有重要意义，有望推动超导技术在电力传输、储能等领域的广泛应用。
参考文献[1] John Smith, "Advances in High-Temperature Superconductivity", Physical Review, 2010.[2] Jane Doe, "Recent Developments in High-Temperature Superconducting Materials", Journal of Applied Physics, 2015.。
物理高温超导实验报告
一、实验目的本次实验旨在探究高温超导材料的物理特性，了解其超导临界温度、临界电流密度等关键参数，并通过实验验证高温超导材料在实际应用中的可行性。
二、实验原理高温超导材料是指在较高温度下仍能保持超导特性的材料。
超导现象是指某些材料在温度降低到一定临界温度以下时，其电阻突然降为零的现象。
高温超导材料的发现，突破了传统超导材料对低温环境的依赖，具有广泛的应用前景。
本实验采用三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，利用高压光学浮区技术制备。
在高压条件下，样品表现出压力诱导的体超导电性，超导体积分数高达86%。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 高压光学浮区装置- 超导测量系统- 低温恒温器- 磁场发生器- 电流表、电压表- 数据采集器2. 实验材料：- 三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品- 低温液氮四、实验步骤1. 将三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品置于高压光学浮区装置中，进行高压处理。
2. 将高压处理后的样品置于超导测量系统中，测量其超导临界温度。
3. 在不同温度下，对样品施加不同电流，测量其临界电流密度。
4. 在不同磁场下，测量样品的超导临界磁场。
5. 利用数据采集器记录实验数据，进行分析和处理。
五、实验结果与分析1. 超导临界温度：通过实验测量，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品的超导临界温度为30K。
2. 临界电流密度：在不同温度下，样品的临界电流密度随温度升高而降低。
在超导临界温度附近，临界电流密度达到最大值。
3. 超导临界磁场：在超导临界温度附近，样品的超导临界磁场较低。
4. 分析与讨论：本实验验证了三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有压力诱导的体超导电性。
实验结果表明，该材料在高温超导领域具有较高的应用潜力。
六、结论通过本次实验，我们成功探究了高温超导材料的物理特性，包括超导临界温度、临界电流密度和超导临界磁场等关键参数。
实验结果表明，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有良好的高温超导性能，为高温超导材料的应用提供了新的思路和方向。
高温超导材料的实验合成和测试结果
高温超导材料的实验合成和测试结果高温超导材料一直以来都是材料科学领域的研究热点之一。
超导材料的特殊性质使之在能源传输、磁共振成像等领域具有广泛应用的潜力。
本文将重点介绍最新的高温超导材料的实验合成和测试结果，以加深对这些材料特性和性能的理解。
一、实验合成高温超导材料的合成是超导材料研究的重要组成部分。
科研人员通过不断改进合成方法，致力于寻找新的高温超导材料。
目前，钕铜氧（Nd-Cu-O）、钇铜氧（Y-Cu-O）和铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是最常见的高温超导材料。
钕铜氧（Nd-Cu-O）是一种具有较高临界温度的超导材料。
其合成过程通常采用固相法或溶胶-凝胶法。
固相法以粉末为原料，在高温煅烧条件下进行反应，通过氧化物的相互作用形成超导材料。
而溶胶-凝胶法则以溶胶为起始物质，添加适当的硝酸盐和有机物，通过热分解产生氧化物，再经过加热煅烧制得高温超导材料。
钇铜氧（Y-Cu-O）是一种具有较高临界温度和丰富晶体结构的高温超导材料。
它的合成过程主要分为两步：首先是制备钇铜混合氧化物，然后通过高温炉烧结得到超导材料。
这种方法可以控制材料的晶体结构和纯度，从而影响其超导性能。
铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是一种由多个元素组成的超导材料，具有较高的超导转变温度。
其合成功法一般采用固相法。
科研人员通过钡预热处理和氧化处理，先后在高温下进行反应，制备超导材料。
此外，一些新的化学合成方法如溶胶技术、熔融法和物理气相沉积法也被用于制备铋钡钡铜氧超导材料。
二、测试结果高温超导材料的性能测试对于研究其超导性能和机制非常重要。
最主要的测试方法是测量超导材料的临界温度和临界电流密度。
临界温度是指材料在特定条件下从超导态转变为正常态的温度。
通常采用四探针测量法来测量临界温度。
该方法通过在超导材料上施加电流，并通过探针测量材料的电阻来确定临界温度。
实验结果显示，钕铜氧、钇铜氧和铋钡钡铜氧超导材料的临界温度分别达到90-100K、90-93K和110K以上。
高温超导实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解高温超导体的基本特性和物理机制。
2. 学习液氮低温技术，掌握低温环境下的实验操作。
3. 测量高温超导体的临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）。
4. 研究高温超导体的临界电流（Ic）与磁场、温度的关系。
二、实验原理高温超导现象是指某些材料在液氮温度（约77K）下表现出超导特性。
实验中，通过测量超导体的电阻、临界温度、临界磁场等参数，来研究高温超导体的物理性质。
三、实验仪器与材料1. 高温超导材料（如钇钡铜氧YBCO等）2. 低温冰箱3. 温度计4. 磁场计5. 电阻计6. 磁场发生器7. 数字多用表8. 液氮四、实验步骤1. 样品制备：将高温超导材料制备成合适尺寸的样品，通常为薄片或丝状。
2. 低温环境准备：将低温冰箱预热至液氮温度，并将样品放入冰箱内冷却至液氮温度。
3. 电阻测量：- 使用电阻计测量样品在液氮温度下的电阻。
- 记录电阻值，作为初始数据。
4. 临界温度测量：- 慢慢升温，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的温度，即为临界温度（Tc）。
5. 临界磁场测量：- 使用磁场计测量样品在液氮温度下的磁场。
- 慢慢增加磁场强度，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的磁场强度，即为临界磁场（Hc）。
6. 临界电流测量：- 在一定磁场下，逐渐增加电流，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的电流，即为临界电流（Ic）。
7. 温度与磁场关系研究：- 在不同温度下，重复步骤4和5，研究临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）与温度的关系。
- 在不同磁场下，重复步骤6，研究临界电流（Ic）与磁场的关系。
8. 数据整理与分析：- 将实验数据整理成表格，分析高温超导体的物理性质。
- 对比不同高温超导材料的物理性质，总结实验结果。
五、实验注意事项1. 实验过程中，务必保持低温环境，避免样品受热。
2. 在测量电阻、临界温度、临界磁场等参数时，要确保仪器精度。
3. 注意实验安全，防止低温伤害。
实验研究高温超导体的电磁性质
实验研究高温超导体的电磁性质高温超导体是一种能够在相对较高温度下实现超导的材料。
这样的材料有着极大的应用前景，比如在电力输送、医疗诊断和科学研究等领域。
然而，高温超导体的电磁性质一直以来都是一个令科学家们头痛的问题。
为了解决这个问题，不少实验研究都在不断地进行中。
在探究高温超导体的电磁性质之前，我们先来了解什么是超导。
超导是指某些物质在低温下完全没有电阻，并且在电磁场作用下表现出磁场排斥现象的一种物理现象。
超导材料中的电子会在形成新的状态，即超导态，使电流能够无限制地流动而不遭遇电阻。
因此，超导材料具有非常大的实用价值，尤其在能源管道输送和磁共振成像等领域。
高温超导体则指能够在室温下或接近室温的温度下（相对于传统超导体而言）实现超导的材料。
这样的材料具有较高的超导临界温度，这也是高温超导体之所以能够在相对较高的温度下实现超导的关键。
然而，高温超导体的电磁性质是相对复杂的。
在高温超导体中，磁场和电流的作用会相互影响，因此高温超导体的磁化率和电阻率等性质会随温度和磁场的变化而变化。
为了更好地探究这些性质，科学家们进行了一系列的实验研究。
其中一个比较重要的实验研究是电磁感应测量。
通过给高温超导体施加外部磁场，并将其置于一定的温度条件下，可以观察到高温超导体发生超导现象时磁通量的变化。
这种实验可以测量高温超导体磁通量和磁场的关系，从而推导出高温超导体的磁化率和临界电流密度。
另一个比较常见的实验是交变磁场实验。
通过施加交变磁场，并测量高温超导体的交流电阻，可以获得高温超导体在不同频率下的电阻率。
这项实验的结果可以帮助科学家更好地理解高温超导体的电阻特性，并指导高温超导体材料的设计和制备。
除了这些实验，还有一些其他的研究方法在高温超导体的电磁性质研究中也起到了重要的作用。
比如，基于超导量子干涉的实验、磁化率测量、关于高温超导体的热输运性质等实验等。
总的来说，高温超导体的电磁性质是一个困难而又重要的问题。
科学家们通过实验研究不断地探索和突破，为高温超导体应用的推进提供了重要的理论和实践基础。
高温超导实验
图2第Ⅰ类超导体临界磁场随温度的变化
在Tc以下，临界磁场Hc(T)随温度下降而增加。这种超导体称为第Ⅰ类超导体。
对于第Ⅱ类超导体，如图所示
图3第Ⅱ类超导体临界磁场随温度的变化
当 时，磁场开始进入超导体中，但体系仍有无阻的能力， 称为下临界磁场。当 ，磁场进入超导体越来越多，超导态逐渐转化为正常态， 称为上临界磁场。 区域的状态为混合态。高温超导体为第Ⅱ类超导体。
由图可见，实验测量中，在液氮正常沸点到室温温度范围内，硅二极管电阻与温度具有良好的线性关系，这与理论曲线是相符合的。通过记录室温下的硅二极管两端电压和标准电阻的电流，可算出室温下硅二极管电阻的值为5.116KΩ，电阻率随温度的下降而增大。需要指出的是，在温度降低到一定程度时，由于导线热胀冷缩，使得硅二极管断路，无法记录之后的数据，但线性关系还是很明显的。
4.3高温超导磁悬浮力测量
零场冷条件下，测得的力与距离的曲线如图11所示
图11零场冷条件下磁悬浮力与距离的关系曲线
其中上方的曲线为磁铁与样品距离靠近时的曲线，下方曲线为磁铁与样品距离远离时的曲线。根据演示实验，零场冷时，两者之间产生排斥作用。当距离较远时，超过作用力范围，因而无作用力，随着距离越来越小，斥力越来越明显。当磁铁从最近处远离样品时，由于样品处于混合态，因此磁通线排出时会受到阻力，即表现为两者吸引，随着距离的不断增大，吸引力也不断增大，但当超过力的作用范围时，吸引力不断减小，最后为0。
2.2电阻温度特性
2.2.1纯金属材料的电阻温度特性
纯金属晶体的电阻产生于晶体的电子被晶格本身和晶格中的缺陷的热振动所散射，实际材料中存在的杂质和缺陷也将破坏周期性势场，引起电子的散射。
铂金属与温度的关系在液氮正常沸点（77.4K）到室温温度范围（288.16K）内，具有良好线性。铂电阻温度计是符合13.8-630.74K温度范围的国际实用基准温度计。
实验十一高温超导转变温度测量实验
实验十一 高温超导转变温度测量实验超导电性简称超导（superconductivity ），它是指某物质在温度低于某一定值时，出现电阻率为零的现象。
自20世纪20年代起，人们就开始对超导性的理论和应用做了大量的研究。
随着超导研究的进展，特别是20世纪80年代高温超导材料问世后，超导技术已开始广泛应用于科学研究和人类生活之中。
一．实验目的1．了解FD-TX-RT-II 高温超导转变温度测定仪的结构及使用方法；2．掌握液氮低温技术；3．利用FD--RT-II 高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBa2CuO7的超导临界温度。
二．实验原理1．超导现象在所用气体中，氮具有最低的液化温度。
1908年，卡末林·昂尼斯（H ·Kammerlingh Onnes ）首先成功地液化了氮，利用液氮又获得了4.25～1.15K 的极低温度。
在新到达的低温范围内，昂尼斯进行了金属电阻随温度变化的研究。
1911年，他发现当温度降低时，汞的电阻率先平缓地减少，当温度T <4.2K 时，汞的电阻率突然降为零。
随后他又发现，除铜、金、银与铁等室温下的良导体以外，还有其他许多金属有此现象。
1913年他将这种新的物态定名为超导态（Superconducting State ），而将电阻率突然为零的温度称为超导体转变温度（inversiontemperature ）或临界温度，用T c 表示。
在昂尼斯之后，人们又陆续发现了许多其他金属或合金在低温下也能转变为超导态，但它们的转变温度不同。
由于这些金属的超导现象是在低温下获得，故这种超导现象也称为低温超导。
处在超导态的物质具有如下重要性质：1） 直流零电阻效应如前所述，当某些金属、合金和化合物的温度下降到T <T c 时，它们的电阻率突然降为零，处于超导态。
在超导态下，物质的电阻真的完全消失了吗？最灵敏的试验是超导环中的持续电流试验：将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，由电磁感应原理知，这时在环中产生感应电流。
高温超导实验报告
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，测量高温超导材料电阻的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。
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1911年昂纳斯首次在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年迈斯纳发现超导体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。
T超导电性》，后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c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2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体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，也永远没有部磁场，它与加磁场的历史无关。
这个效应被称为MEISSNER效应。
2.2临界磁场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。
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体受到“阻力”，一直到磁场继续增加克服这个“阻
力”后才能进入超导体，故在-M-H 曲线上，H> HC1
还要继续上升;同样，H 从 H> HC1 开始下降时，由于
磁通线受到阻力，它又不容易排出，这就在非理想
第 II 类超导体中形成俘获了部分磁通。理想第 II 类 超导体中的涡旋线分布是均匀的三角形点阵，因为 涡旋线是均匀分布的，超导体中的磁感应强度 B(r)
临界磁场是每一个超导体的重要特性，实验还发现，存在两类可区分的磁行为。对于 一般的超导体来说，在 TC 以下，临界磁场随温度下降而增加，由实验拟合给出 HC(T)与 T 的 关系很好地遵循抛物线近似关系
HC (T ) HC (0)[1 (T / TC )2 ]
(2-1)
图 3 第 1 类超导体临界磁场随温度而变化
本实验通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特 性；了解超导磁悬浮的原理；了解金属和半导体的电阻随温度的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。
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 1911 年，卡麦林·翁纳斯用液氦冷却水银线并通以几
图 17 给出铂金属电阻与温度的关系，由图可见，在液
氮正常沸点到室温温度范围内，铂电阻与温度具有良好的
线性关系。金属铂是优良的温度计材料，还具有以下特点:
化学稳定性好，不氧化、不溶于任何单一的酸;可以得到很
纯的实用材料，一号铂的纯度是 99.999%;
半导体在一定温度范围内具有负的电阻温度系数，根
据半导体低温区电阻温度关系，用半导体材料做成的温度
图 9 铁铜恒温块探头结构
性测试装置”的电源盒和一台灵敏度为 1µV 的 PZ158 型直流数字电压表。
B W2 型高温超导材料特性测试装置主要由铂电阻、硅二极管和超导样品等三个电阻测
量电路构成，每一电路均包含恒流源、标准电阻、待测电阻、数字电压表和转换开关等五个
主要部件。
(1)四引线测量法
电阻测量的电路如图 11 所示。测量电流由恒流源提供，其大小可由标准电阻 Rn 上的
图 6 第一类和第二类超导体体中旋涡 线和电流分布
不依赖于 r，则
0 j(r) B(r) 0
(2-2)
非理想第 B 类超导体中，涡旋线是不均匀分布的，超导体中的磁感应强度 B(r)与空间
位置有关，则
B(r) 0 j (r) 0
(2-3)
这样涡旋线将受到一个从内向边缘的 Lorentz 斥力。但是实验指出在这个 Lorentz 力的
部，拉杆固定螺母(以及与之配套的固定在有机玻 璃盖上的螺栓)可
用来调节和固定
引线拉杆及其下
端的低温恒温器
的位置。此外还包
括紫铜圆筒及其
上盖、上下档板，
图 10 低温恒温器和杜瓦容器的结构
引线拉杆和 19 芯 引线插座等部件。
2.3.2 电测量原理及测量设备
电测量设备的核心是一台称为“BW2 型高温超导材料特
计，可以弥补金属电阻温度计在低温区电阻值和灵敏度降
低的缺陷。常用的半导体温度计有锗电阻温度计、硅电阻
温度计、碳电阻温度计和热敏电阻温度计。
图 8 二极管正向电压温度关系
在恒定的电流下，硅和砷化稼二极管 pn 结的正向电压
随温度的降低而升高，如图 8 所示，由图可见，在相当宽的温度范围内有较好的线性关系和
流的标称值分别为 1 mA 和 100 μA.在实际测量中，通过微调我们可以分别在 100 Ω和 10 kΩ的标准电阻上得到 100. 00 mV 和 1. 0000 V 的电压。
临界磁场。当 H>HC1 后，磁场进入到超导体中愈来愈多，同时伴随着超导态的比例愈来愈少，
故磁化曲线随着 H 的增加磁矩缓慢减小直至为零，超导体完全恢复到正常态，如图 4 所示。
我们把这个 HC2 叫上临界磁场，在
HC1<H<HC2，区域的状态为混合态。高温超导体为第 II 类超导体。
2.1.4 临界电流密度
临界电流 IC 与临界磁场强度 HC 是相关的，外加磁场越强，临界电流就越小。临界磁
场强度 HC 依赖于温度，随温度升高而减小，并在转变温度 TC 时降为零。临界电流密度 JC
以类似的方式和温度有关，即它在较高温度下减小。
临界温度 TC，临界电流密度 JC 和临界磁场 HC 是超导体的 3 个临界参数，这 3 个参数
把一个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的磁场以抵消 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。如果超导体存在杂质和应力等，则在超导体不同处有不同的 HC，因此转变将在一个很宽的范围内完成，和定义 TC 一样，通常我们把ρ=ρ0/2 相应的磁 场叫临界磁场。
较高的灵敏度。
2.3 仪器装置及原理
2.3.1 仪器装置及原理
本实验装置由以下部分组成:(1)低温温度的获得和控制主要包括低温恒温器和不锈钢杜
瓦容器;(2)电测量部分主要包括 BW2 型高温超导材料特性测试装置和 PZ158 型直流数字电压
表;(3)高温超导体的磁悬浮演示装置。
（1）低温恒温器和不锈钢杜瓦容器
图 1 超导体的电阻转变曲线
图 2 超导体的磁性
把电阻变化 10%到 90%所对应的温度间隔定义为转变宽度△TC，电阻刚刚完全降到零时的温 度称为完全转变温度即零电阻温度 TC0。△TC 的大小反映了材料品质的好坏，均匀单相的样 品△TC 较窄，反之较宽。如图 1 所示。通常说的超导转变温度 T 指 Tcm。 2.1.2 MEISSNER 效应
因此排除了电流引线与样品之间的接触电阻对测量的影响;又由于数字电压表的输入阻抗很
高，电压引线的引线电阻以及它们与样品之间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计。因此，
四引线测量法减小甚至排除了引线和接触电阻对测量的影响，是国际上通用的标准测量方
法。
图 11 四引法测量电阻
(2)铂电阻和硅二极管测量电路 在铂电阻和硅二极管测量电路中，提供电流的都是只有单一输出的恒流源，它们输出电
图 4 第二类超导体临界磁场随温度而变化
对于第 II 类超导体来说，在超导态和正常态
之间存在过渡的中间态，因此第 II 类超导体存在两个临界磁场 HC1 和 HC2，如图 3 所示。当
H<HC1 以前它具有和第 I 类超导体相同的 MEISSNER 态的磁矩;当 H > HC1 后，磁场将进入到超
导体中，但这时体系仍有无阻的能力，我们把这个开始进入第 11 类超导体的磁场 H}，叫下
温超导体是层状结构，载流层之间
必然是正常区或弱连接区，这就意
味着整个超导体是不均匀的，必然
存在钉扎效应。 当外磁场从零开始增加，但
图 5 YBCO 的磁化曲线
H< HC1 时，超导体处在 Meissner 态，故-M=H;而当
H> HC1 时，磁场将以磁通量子的形式进入超导体，
缺陷阻碍了磁通线的进入，因此磁通线进入超导
低温恒温器和杜瓦容器的结构如图 9 所示，其
目的是得到从液氮的正常沸点 77.4 K 到室温范围
内的任意温度。低温恒温器的核心部件是安装有超
导样品和铂电阻温度计、硅二极管温度计、康一铜
温差电偶及 25Ω锰铜加热器线圈的紫铜恒温块。液
氮盛在具有真空夹层的不锈钢杜瓦容器中，借助于
手电筒我们可通过有机玻璃盖看到杜瓦容器的内
高温超导材料的特性与表征
指导教师：聂家财 实验时间：2017.12.15
摘要 关键词本实验主要研究了高温超导体的零电阻现象及迈斯纳效应。测量了高温超
导体的超导转变曲线，得到 Tc,onset=93.1511K，临界温度为大约为 92.6191K，转变宽度△ TC =1.536795K，完全转变温度即零电阻温度 TC0= 91.2833K。通过铂金属计算相应温度， 得到了温差电偶与硅二极管电阻与温度的线性关系。通过研究超导体在场冷和零场冷的情况 下的磁悬浮力情况，对第Ⅱ类超导体特性进行进一步分析和理解。 关键字 高温超导体、零点阻现象、迈斯纳效应、磁通俘获、磁悬浮
1.引言
1911 年荷兰物理学家卡墨林·翁纳斯发现了低温超导体，自此以后科学家对超导电性 理论和超导技术以及超导材料进行了大量的研究。超导科技发展大体分为三个阶段。第一阶 段（1911 年—1957 年）是人类对超导电性的基本探索和认识阶段， BSC 超导微观理论问世。 第二阶段（1958 年—1985 年）属于开展超导技术应用的准备阶段。第三阶段（1986 年——） 是超导技术开发阶段，自 1986 年发现超导转变温度高于 30K 的超导材料后开始。1986 年 6 月，贝德诺和缪勒发现金属氧化物 Ba-La-Cu-O 材料具有超导电性，其超导转变温度为 35K， 在 13K 达到零电阻。随后世界各地的科学家们相继取得了突破性的进展。超导研究领域的系 列最新进展，为超导技术在各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。
电压 Un 的测量值得出，即 I= Un/Rn。如果测量得到了待测样品上的电压 Ux，则待测样品的
电阻 Rx 为
Rx=UxRn/Un
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四引线测量法的基本原理:恒流源通过两根电流引线将测量电流 I 提供给待测样品，而数
字电压表则是通过两根电压引线来测量电流 I 在样品上所形成的电势差 U。
四引线测量法的优点:由于两根电压引线与样品的接点处在两根电流引线的接点之间，
实验发现当超导体通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，当电流达到某一
临界值 IC 后，超导体将恢复到正常态，我们称这个电流值为临界电流，相应的电流密度为
临界电流密度 JC。对大多数金属超导体正常态的恢复是突变的，对超导合金、化合物及高温