高温超导材料特性测试和低温温度计

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近 代 物 理 实 验 报 告 -高温超导

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:***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。

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

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<Tc,超导体内部的磁感应强度Bi总是等于零。

该效应表明超导体具有完全抗磁性。

(3)根据电阻率的变化和迈斯纳效应都可以用来确定超导体的临界温度。

本实验采用电阻法。

引进起始转变温度Tc,onset,零电阻温度Tc0和超导转变(中点)温度Tcm三个物理量,通常所说的超导转变温度Tc是指Tcm。

实验使用的超导体为钇钡铜氧化物高温超导体的超导样品转变温度落在液氮区。

2.低温温度计(1)金属电阻随温度的变化当金属纯度很高时,总电阻可以近似表达成R=Ri(T)+Rr在液氮温度以上Rr(T)>>Rr,R≈Ri(T)在液氮正常沸点到室温这一范围内,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。

因此可以根据给出的铂电阻温度计在液氮正常沸点和冰点的电阻值,可确定所用的铂电阻温度计的A、B值,并由此对铂电阻温度计定标,得到不同电阻值所对应的温度值。

(2)温差电偶温度计当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下时,改闭合回路中就会有温度差电动势催在,如果将回路的一个接触点固定在一个已知的温度下,则可以由所测得的温差电动势确定回路的另一个接触点的温度。

三、仪器用具1.低温恒温器2. 不锈钢杜瓦容器和支架3. PZ158型直流数字电压表4. BW2型高温超导材料特性测试装置(电源盒)四、数据处理(1)原始数据处理(2)样品电阻-温度曲线由图中可以读出Tc≈92K(3)Si电压-温度曲线说明在此范围内Si电阻与温度成线性关系,图像的左半段缺失,误差分析见下(4)温差电偶-温度曲线此图右半段误差较大,误差分析见下。

高温超导实验报告步骤(3篇)

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。

实验报告模板

实验报告模板

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TC 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)零电阻现象电阻率与温度的关系: 。

式中, 是时的电阻率, 称剩余电阻率。

即使温度趋于绝对零度时, 也总是存在。

超导材料包括金属元素、合金和化合物等。

发生超导转变的温度称为临界温度。

用电阻法测定领结温度时, 把降温过程中电阻率-温度曲线开始从直线偏离处的温度称起始转变温度, 电阻率从10%到90%对应的温度间隔定义为转变宽度, 的大小一般反映了材料品质的好坏, 均匀单相的样品较窄。

临界温度C T 定义为02ρρ=时对应的温度。

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。

表示为M=(B/4(。

利用迈斯纳效应, 测量电感线圈中的一个样品在降温时内部磁通被排出的情况, 也可确定样品的超导临界温度, 称电感法。

用电阻法测TC 较简单, 只能测出其中能形成超导通路的临界温度最高的一个超导相的TC 。

用电感法测TC 则可以把不同的超导相同时测出。

3)临界磁场致使超导体有超导态变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场, 通常把相应的磁场叫做临界磁场。

第Ⅰ类超导体, 也称软导体。

其与的关系: ;式中, 是时的临界磁场。

当时, 的典型数值为100Gs 。

第Ⅱ类超导体, 也称硬导体。

它存在两个临界磁场和, 的状态为混合类, 磁场进入超导体, 但仍具有零电阻的特性。

高温超导体, 其与的关系不满足。

4)临界电流密度当电流达到某一临界值IC后, 超导体将恢复到正常态。

大多数金属为突变, 超导合金、化合物及高温超导体为渐变。

2.温度的测量1)铂电阻温度计2)温差电偶温度计3)半导体Si二极管温度计3.温度的控制1)恒温器控温法: 定点测量法, 均匀, 精度高2)温度梯度法:连续测量法, 简单易行4.液体位置的确定采用温差电偶的测温差原理来判断液面位置。

高温超导实验报告

高温超导实验报告

122.1 118.6 115.5 112.9 110.5 108.5 106.8 105.4 104.1 103.1 102.1 101.4 100.0 96.7 96.2 96.0 95.7 95.5 95.3 94.9 94.6 93.8 92.6 92.4 92.1 91.8 91.6 91.3 77.4
⑴铂电阻温度计: 铂电阻温度关系如下图所示
1
R(T)=AT+B 在液氮沸点到正常室温温度范围内, 其电阻与温度近似成正比: 或 T(R)=aR+b,其中 a,b 都是常数。 ⑵半导体硅电阻温度计: 在较大的温度范围内,半导体具有负的电阻温度系数,这一特性正好弥补 了金属电阻温度计在低温下灵敏度明显降低的缺点。低温物理实验中,常用半 导体温度计。 在小电流下,近似有: U 正向 KT U g 0 。其中 K=-2.3mV/K;硅材料 U g 0 约为 1.20eV ⑶温差电偶温度计: 如果将两种金属材料制成的导线联成回路,并使其两个接触点维持在不同 的温度,则在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,例如液氮的正常沸点 77.4 K,则可以由所测量得到的 温差电动势确定回路的另一接触点的温度,从而构成了温差电偶温度计。这种 温度计十分简便,特别是作为温度敏感部分的接触点体积很小,常用来测量小 样品的温度以及样品各部分之间的温差。 应该注意到,硅二极管 PN 结的正向电压 U 和温差电动势 E 随温度 T 的变化 都不是线性的,因此在用内插方法计算中间温度时,必须采用相应温度范围内 的灵敏度值。
〖实验二十三〗
高温超导材料特性测试和低温温度计
〖目的要求〗
1、了解高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 P-N 结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。

高温超导实验报告

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。

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。

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内部磁场。

高温超导材料特性测试实验报告

高温超导材料特性测试实验报告

高温超导材料特性测试物理学系0 安宇森【摘要】本次实验,我们利用液氮冷却测量了铜-康温差电偶的超导特性曲线。

通过对Pt电阻温度计的特性曲线的测量,确定超导临界温度。

最后,我们对磁悬浮现象以及抗磁性实验进行了观测。

【关键词】超导临界温度迈斯纳效应【Abstract】In this experiment, we use the liquid nitrogen to cool down the temperature and then we observe the superconductivity of the materials. Through the measurement of the pt thermometers, we find the critical temperature of the superconductor. At last , we observe the resistance of the magnet in the superconductor.【key words】superconductivity critical temperature Misner effect【引言】超导是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质。

1911年荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K 附近时突然进入一种新状态,其电阻小到实际上测不出来,他把汞的这一新状态称为超导态。

以后又发现许多其他金属也具有超导电性。

低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。

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应强度为零,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”。

高温超导实验

高温超导实验

几种常用的温度计

温度计 测温属性 定容气体温度计 压强 定压气体温度计 体积 铂电阻\半导体温度计 电阻 热电偶温度计 热电动势 液体温度计 液柱长度
液体温度计测温范围

液体 水银 酒精 甲苯 乙醇 煤油 石油醚
温度测量范围 -30~+300 -80 ~80 -80~+110 -80~+80 0~+300 -120+20
作业:



1.金属低温超导理论中,最基本的出发点是什么? 试用BCS理论及二流体模型解释超导电性. 2.超导磁悬浮是什么效应的直接结果?试描述上 海磁悬浮列车工作原理. 3.超导样品的国际与国内研制近况如何?
超导应用:

一.强电磁方面的应用 (1)磁悬浮列车(2)磁流体发电(3)超导磁分离技术 二.弱电磁方面的应用 (1)超导磁梯度计对人脑功能的研究(2)超导计算 机(3)超导重力仪

构造:1.感温泡.2.压力传 感器.3.连结毛细管(抽真 空:10-1帕,充氦气) 测量原理:PVm=RT
T p (VT0 ) V ' ( 1 1
0T PT 0 P a 0 )T (P P
T
0 P (1 a ) P a T0 P
T0 T T0 T0 0 0 n R 常数 PV ' PV PV ' PV
热电偶温度计



汤姆孙效应:同一种金属,两端有温度差,电子 云在温度不均匀时的热扩散形成电动势。外加电 流,可有吸热与放热 珀耳帖效应:两种不同金属接触面处,由不同金 属的自由电子的数密度不同形成电动势。 塞贝克效应:由两种不同金属连接,两接点在不 同温度下,形成热电偶电动势。
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物理实验研究性报告高温超导材料特性测试和低温温度计高温超导材料特性测试和低温温度计一.实验摘要: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,确定其起始转变温度和零电阻温度,并观察记录铂电阻温度计、硅二极管温度计及铜-康铜温差电偶温度计测温参量的变化,进行温度计的比对。

超导体在超导状态具有零电阻现象和完全抗磁性,具有辉煌的应用前景。

一般达到超导状态需要很低的温度,最低为4.15K,大大约束了超导材料的实际应用。

从1911年发现超导现象至今,人们一直为提高超导材料的临界温度而努力。

本实验在液氮沸点到室温范围内测量超导材料电阻特性,相对而言为高温超导,并对各种温度计进行比对,为在不同温区选择合适温度计提供依据。

二.实验原理1.超导体和超导电性.1911 年,卡麦林⋅翁纳斯用液氦冷却水银线并通以几毫安电流,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。

通常把具有这种超导电性的物体,称为超导体。

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,如图1 所示。

通常说的超导转变温度T c 指T cm。

2.低温温度计.(1)金属电阻随温度的变化.作为低温物理实验基本工具的各种电阻温度计,是建立在对各种类型材料的电阻−温度关系研究基础上的。

不同类型材料电阻随温度变化性质不同。

合金中,电阻主要由杂质散射引起,因此电子平均自由程对温度变化很不敏感,如锰铜的电阻随温度的变化就很小,实验用标准电阻和电加热器就是用锰铜线绕制而成。

纯金属中,总电阻可近似表达成:R = R i (T ) +R r ,其中,R i为电子运动受到晶格散射出现的电阻,R r为几乎完全由杂质散射造成的剩余电阻,它近似与温度无关。

半导体则具有与金属完全不同的电阻温度关系,在大部分温区中具有负的电阻温度系数。

在液氮正常沸点到室温范围内,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 ) =A T + B,或T(R) = a R + b,其中A、B和a、b是不随温度变化的常量。

因此,根据我们给出的铂电阻温度计在液氮正常沸点和冰点的电阻值,可以确定所用的铂电阻温度计的A、B 或a、b 的值,并由此可得到用铂电阻温度计测温时任一电阻所相应的温度值。

(2)半导体电阻和PN节的正向电压随温度的变化.与金属完全不同,半导体材料在大部分温区具有负的电阻温度系数.在纯净的半导体中,由所谓的本征激发产生电子和空穴对,统称载流子来参与导电;而在掺杂的半导体中,则除了本征激发外,还有所谓的杂质激发也能产生载流子,因此具有比较复杂的电阻-温度关系。

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降低而升高。

由于二极管温度计的发热量较大,常把它用作控温敏感元件。

(3)温差电偶温度计.当两种金属做成的导线联成回路,并使其两个接触点维持在不同温度时,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,则可以由所测量得到的温差电动势确定回路的另一接触点的温度。

据此,可得到温差电偶温度计。

三.仪器介绍(1)低温恒温器和不锈钢杜瓦容器为了得到从液氮的正常沸点77.4 K到室温范围内的任意温度,我们采用如图2所示的低温恒温器和杜瓦容器。

(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。

电阻测量的原理电路如图3所示。

其中,R n、U n为标准电阻及其上电压,Ux为待测样品电压。

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,因此测量引线又细又长,其阻值远远超过如超导样品阻值。

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”,基本原理是:恒流源通过两根电流引线将测量电流I 提供给待测样品,数字电压表通过两根电压引线测量电流I 在样品上形成的电势差U. 由于两根电压引线与样品接点处在两根电流引线接点之间,排除了电流引线与样品之间接触电阻对测量的影响,又数字电压表输入阻抗很高,电压引线电阻以及它们与样品间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计。

另外,在低温物理实验中,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,称为乱真电动势或寄生电动势,所以增设了电流反向开关,用以进一步确定超导电阻确已为零。

铂电阻、硅二极管测量电路、超导样品测量电路、温差电偶及定点液面计的测量电路及电加热器电路分别如图4所示。

四.实验步骤(1)电路的连接.实验开始前先把“BW2 型高温超导材料特性测试装置”(以下称“电源盒”)面板上虚线所示的待连接导线按图4所示接好,并将PZ158 型直流数字电压表与“电源盒”面板上的“外接PZ158 ”相连接。

将“装置连接电缆”两端的19 芯插头分别插在低温恒温器拉杆顶端及电源盒右侧面的插座上。

(2)室温检测。

打开PZ158 型直流数字电压表的电源开关(将其电压量程置于200 mV 档)以及“电源盒”的总电源开关,并依次打开铂电阻、硅二极管和超导样品三个分电源开关,调节铂电阻温度计工作电流为1 mA,硅二极管温度计工作电流为100μA,测量并记录其室温的电流和电压数据。

选择超导样品电流为5 mA。

(3)低温恒温器的降温速率的控制及低温温度计的比对。

将转换开关旋至“液面指示”处。

在低温恒温器放进杜瓦容器之前,先用米尺测量液氮面距杜瓦容器口的深度,然后旋松拉杆固定螺母,调节拉杆位置使得低温恒温器下档板至有机玻璃板的距离刚好等于该深度,重新旋紧拉杆固定螺母,并将低温恒温器缓缓放入杜瓦容器中。

低温恒温器的下档板碰到液氮面时,会发出像烧热的铁块碰到水时的响声。

待液氮面逐渐平静下来后,稍许旋松拉杆固定螺母,控制拉杆缓缓下降,密切监视与液面指示计相连接的PZ158 型直流数字电压表的示值(以下简称“液面计示值”),使之逐渐减小到“零”(可有正或负几个微伏的示值),此时液面计两个探头均处于液氮中,也即液氮面恰好位于紫铜圆筒底部与下档板间距离的1/2 处。

观察和测量各种温度计及超导样品电阻随温度的变化,大约每隔5 分钟测量一次各温度计的测温参量(铂电阻温度计的电阻、硅二极管温度计的正向电压、温差电偶的电动势),进行温度计比对。

伴随着低温恒温器温度的不断下降,液氮面也会缓慢下降,引起液面计示值的增加,此时应将拉杆向下移动少许(约2 mm,切不可下移过多),使液面计示值恢复“零”值。

注意在拉杆下移过程中,在液面计浸入液氮与液面计示值恢复“零”值之间稍有滞后,切不可一味将拉杆下移。

(4)超导转变曲线的测量。

当紫铜恒温块的温度降低到130 K 附近时,开始测量超导体电阻以及这时铂电阻电压。

测量点的选取可视电阻变化的快慢而定。

在发生超导转变的过程中,液面变化不大,而超导样品电阻却随着温度降低迅速减小,因此要密切监测超导样品电阻的变化。

由于电路中乱真电动势不随电流方向的反向而改变,故当样品电阻接近零时,可利用电流反向后的电压是否改变来判定超导样品的零电阻温度。

具体做法是,先在正向电流下测量超导体的电压,然后按下电流反向开关按钮,重复上述测量,若两次测量所得到的数据相同,则表明超导样品达到了零电阻状态。

五.实验数据记录集处理:(1)实验数据记录如下:温度T(K)铂电阻(Ω)硅二极管正向电压(V)温差电偶电动势(V)样品电压(V)样品电阻(×10^-3Ω)287.488 109.12 0.5122 5.025 0.076 1.516 264.253 99.3 0.5724 4.107 0.06 1.197 239.693 88.92 0.6361 3.22 0.055 1.097 212.979 77.63 0.7046 2.459 0.051 1.017 189.082 67.53 0.7638 1.912 0.046 0.918 169.419 59.22 0.8122 1.344 0.043 0.858 153.945 52.68 0.8501 1.213 0.04 0.798 141.334 47.35 0.8796 0.989 0.038 0.758 131.917 43.37 0.9019 0.951 0.036 0.718 123.186 39.68 0.9221 0.837 0.035 0.698 116.419 36.82 0.9314 0.671 0.033 0.658 107.925 33.23 0.9523 0.534 0.03 0.599 103.003 31.15 0.9648 0.421 0.027 0.539 99.903 29.84 0.9692 0.374 0.021 0.419 97.230 28.71 0.9742 0.324 0.025 0.499 96.189 28.27 0.9767 0.294 0.019 0.379 92.214 26.59 0.9886 0.23 0.014 0.279 91.953 26.48 0.9892 0.226 0.007 0.14091.859 26.44 0.9892 0.224 0.004 0.08091.764 26.4 0.9896 0.223 0.003 0.06091.693 26.37 0.9897 0.222 0.002 0.04091.646 26.35 0.9899 0.221 0.001 0.02091.575 26.32 0.99 0.22 0.001 0.02091.527 26.3 0.9902 0.216 0.001 0.020【注】:1、铂电阻温度计(标准电阻100Ω,其上电压100.00mv)工作电流为1 mA,硅二极管温度计(标准电阻10KΩ,其上电压1.0000v)工作电流为100μA,超导样品标准电阻10Ω,其上电流为50.123mA。

2、根据铂电阻的电阻值来确定温度T的值:T=aR+b (其中a=2.3661K/Ω,b=29.299K)(2)根据实验数据作出超导体电阻-温度曲线,铂电阻电阻-温度曲线,硅二极管正向电压-温度曲线,温差电偶温度计电动势-温度曲线如下:(3)结论:1、由图5可看出在达到合适温度后,样品由正常状态迅速转变为超导状态。

超导起始转变温度T c,onset 为189.08K ,超导转变温度Tcm 为103.00K 。

2、在90-300K 温区,最好选用Si 二极管温度计,因为它具有良好的线性关系,而铂电阻温度计及温差电偶温度计在此温区都不是线性的,测量使用不方便。

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