超导磁悬浮力测量
超导磁悬浮列车原理
超导磁悬浮列车原理
超导磁悬浮列车是一种利用超导磁悬浮技术实现悬浮和推进的高速列车，它可以在真空管道中以极高的速度运行，是一种高效、环保、低能耗的交通工具。
超导磁悬浮列车的原理是通过超导磁体和轨道之间的磁力作用来实现列车的悬浮和推进，下面我们将详细介绍超导磁悬浮列车的原理。
首先，超导磁悬浮列车的悬浮原理是利用超导磁体和轨道之间的磁力来实现的。
超导磁体是一种能在极低温下表现出超导性的磁体，当它处于超导态时，可以产生极强的磁场。
而轨道则是内置了电磁体的导轨，当电流通过导轨时，会产生磁场。
当超导磁体和轨道之间的磁场相互作用时，会产生一种稳定的磁悬浮力，使列车悬浮在轨道上。
其次，超导磁悬浮列车的推进原理是利用线圈电流和磁场相互作用来实现的。
在列车的车体上安装有线圈，当线圈通电时，会产生磁场。
而在轨道上也安装有线圈，当轨道线圈通电时，会产生磁场。
当列车车体上的线圈和轨道上的线圈之间的磁场相互作用时，会产生推进力，从而推动列车前进。
最后，超导磁悬浮列车的运行原理是利用真空管道来减小空气
阻力，从而实现高速运行。
真空管道可以减小空气阻力，降低列车
的能耗，提高列车的运行速度。
同时，真空管道还可以减小噪音和
振动，提高列车的乘坐舒适度，使超导磁悬浮列车成为一种理想的
高速交通工具。
总的来说，超导磁悬浮列车的原理是通过超导磁体和轨道之间
的磁力来实现列车的悬浮和推进，再通过真空管道来减小空气阻力，从而实现高速、高效、环保、低能耗的运行。
超导磁悬浮列车具有
很大的发展潜力，将在未来成为城市间快速交通的重要方式。
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。
超导现象的产生和应用
超导现象的产生和应用1. 超导现象的产生超导现象是指在低于某一临界温度（Tc）的条件下，某些材料的电阻突然下降到零的现象。
这一现象最早由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现。
他在实验中发现，汞在冷却到4.2K（-268.95°C）时，其电阻骤降至无法测量的水平。
此后，许多其他材料也被发现在超低温下呈现超导特性。
超导现象的产生机制至今尚未完全明了，但可以归纳为以下几个方面：1.1 电子配对在超导体中，电子会形成一种特殊的配对现象，称为库珀对。
库珀对是由两个电子通过声子相互作用而形成的。
在低温下，声子与电子的相互作用增强，使得电子之间能够形成稳定的配对。
这种配对现象使得电子能够在没有能量损耗的情况下通过材料。
1.2 相干长度超导体的相干长度是指超导体内部电子配对波函数的相位相干长度。
在超导状态下，电子配对波函数在超导体内部保持相位一致，形成一种宏观的相干现象。
相干长度的存在使得超导体具有明显的空间有序性，为超导现象的产生提供了条件。
1.3 迈斯纳效应迈斯纳效应是指超导体在超导态下，磁场会被排斥到超导体表面，内部呈现零磁场状态的现象。
这一效应的产生是由于超导体中的库珀对在低温下形成了一种特殊的电子态，使得磁场无法进入超导体内部。
迈斯纳效应进一步证明了超导体中电子配对的存在。
2. 超导现象的应用超导现象具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：2.1 磁悬浮列车（Maglev）磁悬浮列车是一种利用超导磁体实现列车与轨道之间悬浮和导向的高速交通工具。
超导磁体具有高磁通量密度、低损耗和良好的可控性等特点，使得磁悬浮列车能够在高速运行时保持稳定。
此外，超导磁体在低温下具有较高的磁导率，有利于提高磁悬浮列车的悬浮稳定性。
2.2 超导磁体超导磁体广泛应用于粒子加速器、核磁共振成像（MRI）、磁共振成像（NMR）等领域。
超导磁体具有高磁通量密度、低损耗和良好的可控性等特点，使得粒子加速器等设备的运行效率和性能得到显著提高。
超导磁悬浮原理
超导磁悬浮原理
超导磁悬浮技术是一种基于超导体的电磁悬浮技术，它利用超导体在低温下的特殊性质，实现了物体在磁场中的悬浮和定位。
这项技术在交通运输、能源、医疗等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍超导磁悬浮的原理及其应用。
超导磁悬浮技术的原理是基于超导体在一定温度下会发生零电阻和完全抗磁的特性。
当超导体被置于液氮等低温介质中，其内部会形成超导态，即电流可以无阻力地在其中流动。
同时，超导体在磁场中会产生一种名为迈森效应的反磁性力，使得超导体可以悬浮在磁场中并保持稳定。
通过控制磁场的大小和形状，可以实现对超导体的悬浮和定位。
超导磁悬浮技术有着广泛的应用前景。
在交通运输领域，超导磁悬浮列车可以实现高速、平稳、无摩擦的运行，极大地提高了列车的运行效率和安全性。
在能源领域，超导磁悬浮发电机可以减少能量损耗，提高发电效率。
在医疗领域，超导磁悬浮技术可以用于磁共振成像设备，提高成像的精准度和稳定性。
除了以上的应用，超导磁悬浮技术还可以在科研、航天、环保等领域发挥重要作用。
它的出现将极大地推动人类社会的发展进步，为各行各业带来新的机遇和挑战。
总之，超导磁悬浮技术凭借其独特的原理和广泛的应用前景，成为了当前研究和开发的热点之一。
相信随着技术的不断进步和完善，超导磁悬浮技术将会在各个领域发挥出更大的价值，为人类社会带来更多的便利和进步。
超导磁悬浮列车
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超导发电机
超导发电机 在电力领域，利用超导 线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5 万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这 种发电机便是交流超导发电机。超导发电 机的单机发电容量比常规发电机提高5～10 倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重 量减轻1/3，发电效率提高50％。 磁流体发电机 磁流体发电机同样离不开超导强磁体的 帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体） 作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发 电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温 导电性气体还可重复利用。
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超导的特性
迈斯纳效应
迈斯纳效应又叫完全抗 磁性，1933年迈斯纳发现， 超导体一旦进入超导状态， 体内的磁通量将全部被排 出体外，磁感应强度恒为 零，且不论对导体是先降 温后加磁场，还是先加磁 场后降温，只要进入超导 状态，超导体就把全部磁 通量排出体外。
观察迈纳斯效应的磁悬浮试验
在锡盘上放一条永久磁铁，当温度 低于锡的转变温度时，小磁铁会离 开锡盘飘然升起，升至一定距离后， 便悬空不动了，这是由于磁铁的磁 力线不能穿过超导体，在锡盘感应 出持续电流的磁场，与磁铁之间产 生了排斥力，磁体越远离锡盘，斥 力越小，当斥力减弱到与磁铁的重 力相平衡时，就悬浮不动了。
磁悬浮超导体的作用
磁悬浮超导体的作用磁悬浮超导体是一种应用了超导技术的材料，它具有独特的性能和功能，因此在多个领域都有广泛的应用。
本文将从交通运输、能源、科学研究和医疗等方面探讨磁悬浮超导体的作用。
一、交通运输领域在交通运输领域，磁悬浮超导体被广泛应用于磁悬浮列车。
磁悬浮列车利用超导磁体产生的强大磁场与轨道上的轨道磁铁相互作用，实现列车的悬浮和推进。
相比传统的轮轨接触方式，磁悬浮列车具有更低的摩擦阻力和空气阻力，可以实现更高的运行速度和更低的能耗。
此外，磁悬浮列车还具有较低的噪音和振动，提高了乘坐的舒适度。
因此，磁悬浮列车被认为是未来城市快速交通的重要发展方向。
二、能源领域在能源领域，磁悬浮超导体被应用于超导磁能储存技术。
超导磁能储存技术利用超导体在低温条件下的零电阻特性，将电能转化为磁能进行储存。
相比传统的电池储能技术，超导磁能储存技术具有更高的能量密度和更长的寿命。
此外，超导磁能储存技术还可以实现高效的能量转换和回收，提高能源利用效率。
因此，磁悬浮超导体在能源储存方面具有重要的作用，并有望在未来能源系统中得到广泛应用。
三、科学研究领域在科学研究领域，磁悬浮超导体被应用于实验室的磁共振成像设备。
磁共振成像是一种通过对样品施加外部磁场并测量其反应来获取样品内部结构和性质的无创检测技术。
超导磁体作为磁共振成像设备的核心部件，可以产生强大的静态磁场，并保持较高的稳定性和均匀性。
这为磁共振成像技术的高分辨率和高灵敏度提供了基础。
因此，磁悬浮超导体在科学研究中发挥着重要的作用，为人类认识世界提供了强有力的工具。
四、医疗领域在医疗领域，磁悬浮超导体被应用于磁共振成像设备和磁控治疗设备。
磁共振成像设备利用超导磁体产生的强磁场来获取人体内部的详细结构和功能信息，为医生提供诊断和治疗的依据。
磁控治疗设备则利用超导磁体产生的磁场对人体进行磁控治疗，如磁疗、磁刺激等，用于治疗多种疾病和疼痛。
磁悬浮超导体的高磁场强度和稳定性为医疗设备的高效运行提供了保障，同时也提高了医疗设备的性能和可靠性。
大学磁悬浮实验报告
1. 了解磁悬浮列车的原理和结构。
2. 通过实验演示磁悬浮现象，验证超导体对永磁体的排斥作用。
3. 掌握磁悬浮列车的运行机制和影响因素。
二、实验原理磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
当超导体冷却至一定温度时，其电阻降为零，形成超导态。
此时，超导体内的电流产生强大的磁场，与轨道上的永磁体相互作用，产生排斥力，使列车悬浮于轨道之上。
三、实验器材1. 超导磁悬浮列车演示仪（含磁导轨支架、磁导轨）2. 高温超导体（含Ag的YBacuo系高温超导体）3. 液氮四、实验步骤1. 将超导磁悬浮列车演示仪放置在平稳的工作台上。
2. 使用液氮将高温超导体冷却至临界温度（约90K）。
3. 将冷却后的高温超导体放置在磁导轨上，确保其与轨道平行。
4. 打开电源，使磁导轨产生磁场。
5. 观察高温超导体在磁场中的悬浮状态。
五、实验结果与分析1. 当高温超导体冷却至临界温度时，其在磁场中悬浮，证实了超导体对永磁体的排斥作用。
2. 通过调整磁导轨的磁场强度，可以观察到悬浮高度的变化。
当磁场强度增大时，悬浮高度也随之增大。
3. 实验过程中，高温超导体在磁场中的悬浮稳定性较好，但受到外界温度、磁场强度等因素的影响。
1. 磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
2. 超导体对永磁体的排斥作用是实现磁悬浮的关键因素。
3. 磁悬浮列车的悬浮高度和稳定性受到外界因素的影响。
七、实验注意事项1. 实验过程中，操作人员需穿戴防护用品，如手套、护目镜等。
2. 使用液氮时，注意防止泄漏和低温冻伤。
3. 调整磁导轨磁场强度时，需缓慢进行，避免对高温超导体造成损伤。
八、思考题1. 磁悬浮列车在实际应用中，如何解决高温超导体冷却问题？2. 磁悬浮列车在高速运行时，如何保证其稳定性和安全性？3. 除了磁悬浮技术，还有哪些新型高速轨道交通技术？九、实验总结本次磁悬浮实验成功演示了超导体对永磁体的排斥作用，验证了磁悬浮列车的原理。
超导磁悬浮列车及超导技术的运用
超导磁悬浮列车及超导技术的运用发布时间：2022-01-24T03:18:11.254Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：乔世光[导读] 磁悬浮列车是一种由磁悬浮驱动的列车。
列车与轨道之间的非接触式悬浮和引导是通过电磁力实现的。
执行电动机产生的电磁力用于使列车运行。
中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市 063000摘要：磁悬浮列车是一种由磁悬浮驱动的列车。
列车与轨道之间的非接触式悬浮和引导是通过电磁力实现的。
执行电动机产生的电磁力用于使列车运行。
超导磁悬浮列车可以通过使用超导磁体实现磁悬浮列车。
列车车轮旁安装了一个小型超导磁体。
列车向前行驶时，超导磁体会产生强磁场至轨道，与轨道两侧安装的铝合金环相互作用，产生向上的升力，消除车轮之间的摩擦，看起来并加快列车速度。
超导技术是保证列车应用质量的重要手段之一，也是磁悬浮研究的关键内容。
关键词：超导技术；运用；超导磁悬浮列车引言超导磁悬浮列车需要大量沿轨道安装的地面线圈。
地面线圈用于野外、振动和高电压环境这类特殊情况中，因此，需要具有极优的耐环境性能、耐振动性能和良好的绝缘性能。
此外，在开发地面线圈时，还要考虑降低制作成本、提高性能等需求。
[1]1超导技术的特点超导材料具有特殊的物理特性，特别是因为这种特殊特性能够在许多领域顺利工作。
一般来说，超导材料，如电力开关，能够准确、实时地控制电力输出。
它们是许多高要求专业行业中非常有用的工具，对高压领域及其自身的发展具有很高的前景。
到目前为止，我国的超高层管理研究相对较晚，在许多方面存在着诸多问题，与一些国外行业仍存在很大差异。
但是，近年来在发展过程中，中外差距缩小了，今后很有可能赶上。
尤其是在电力应用领域取得了很大进展，不仅在电力控制方面发挥着重要作用，而且与测量工作密切配合。
2不同因素对磁铁电磁力的影响电流变化对电磁力的影响:在不同的悬浮气隙下，悬浮力随着间隙的增大而逐渐减小，同时随着间隙的减小，U型磁铁的磁场非线性明显增强，气隙一定时随着电流的增大悬浮力随之增大，电流增大铁芯容易出现饱和。
磁悬浮列车超导技术的应用
磁悬浮列车超导技术的应用近年来，随着科技的进步和人们对便捷、高效交通工具的需求不断增长，磁悬浮列车作为一种创新的交通方式应运而生。
而其中，超导技术的应用使得磁悬浮列车在速度、稳定性和能效方面取得了巨大突破。
一、超导技术的基本原理超导技术是指在极低温下某些材料的电阻变为零并完全排斥磁场的现象。
超导材料具有极低的电阻，并可产生强大的磁场。
这种特性使得超导技术在各个领域有着广泛的应用。
二、超导技术在磁悬浮列车中的应用1. 磁悬浮系统超导技术在磁悬浮列车的悬浮系统中发挥着重要作用。
利用超导体的特性，可以产生强大的磁场，与列车下方的轨道上的永磁体磁场相互作用，从而使得列车悬浮在轨道上方。
这种无接触悬浮方式减少了能量损耗，并大大提高了列车的稳定性和乘坐舒适度。
2. 磁悬浮和推进超导技术还可应用于磁悬浮列车的推进系统中。
利用超导体产生的强大磁场和轨道上的线圈相互作用，可以实现列车的推进。
这种推进方式不仅高效，而且减少了对环境的污染。
同时，由于超导体的低电阻特性，储存和释放能量的效率也得到了显著提升。
3. 制动系统除了推进，超导技术还可以在磁悬浮列车的制动系统中发挥作用。
利用超导体的特性，制动系统可以通过改变列车的磁场，从而减少列车的速度。
相比传统的摩擦制动方式，超导技术降低了制动系统对于轮轨的磨损，延长了设备寿命，并减少了能量损耗。
三、超导技术在磁悬浮列车中的优势1. 高速性能超导技术的应用使得磁悬浮列车具备了出色的高速性能。
由于超导技术的低电阻特性和强大的磁场力，列车在运行过程中可以达到较高的速度，极大地缩短了旅行时间。
2. 环保节能磁悬浮列车的超导技术应用减少了能量的损耗和环境的污染。
由于无需接触轨道，能量传输效率得到了提高，并且不会产生轮轨的磨损。
此外，超导技术还使得列车制动过程中产生的能量可以回收利用，进一步提高了能源利用效率。
3. 安全稳定超导技术提高了磁悬浮列车的稳定性和安全性能。
通过超导技术实现的无接触悬浮和推进方式，减少了运行时的摩擦损耗以及设备的磨损，降低了事故风险。
超导磁悬浮应用
超导磁悬浮应用超导磁悬浮是一种近些年来新兴的技术，在许多领域得到了广泛的应用。
超导磁悬浮技术是在超导材料的基础上，利用磁场的作用实现物体的悬浮，并以此展示物体在空气中“漂浮”的效果。
本文将从铁路、飞行器、轮船和医学等方面着手介绍超导磁悬浮的应用。
铁路方面在铁路领域，超导磁悬浮技术广泛应用于高速列车。
与常规部分机电转化和传递的磁悬浮技术相比，超导磁悬浮技术更加高效和节能。
超导磁悬浮技术的高效性使得列车的速度不受制于机电转换的效率，提高了列车的速度和能效。
一些列车在超导磁悬浮线路上可以实现280英里/小时（约为450公里/小时）的速度。
此外，超导磁悬浮也可以在利用磁场进行悬浮的同时进行推进，从而进一步提高其效率。
飞行器方面在飞行器领域，超导磁悬浮被用于研究、模拟和测试飞行器在大气层和外太空的物理行为。
实验室和航天飞行器中的人造大气层是利用超导磁悬浮技术实现的，以帮助科学家研究飞行器在大气层飞行时的行为。
此外，磁悬浮技术也可以用于模拟外太空环境中物体的行为，以帮助科学家研究太阳系中的行星和材料。
轮船方面在轮船领域，超导磁悬浮技术可以用于减少船只在水中行驶时产生的摩擦力，提高其速度和效率。
远洋轮船采用此技术将减少燃油消耗和环境污染。
使用超导磁悬浮技术的轮船可以产生一个磁场，并通过对水的作用实现船只的悬浮，减少水阻力对船的影响，从而提供更高的速度和更低的能耗。
医学方面在医学领域，超导磁悬浮技术可以用于磁共振成像（MRI）技术中。
MRI是一种用于观察人体内部结构和病理状态的无创性检测方法。
磁悬浮技术用于MRI可以有助于减少摩擦和振动，提高成像的质量和可靠性。
与传统的MRI技术相比，采用超导磁悬浮技术可以获得更准确和更高分辨率的影像。
超导磁悬浮技术在现代科学技术的发展中扮演着重要的角色，为我们提供了在多个领域推进科学和技术的机会。
自上世纪80年代开始，这项技术已经在铁路、航空、医学以及其他领域中得到了越来越广泛的应用。
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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
titiexp)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XDC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：
XBMF
(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（VS）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
VS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
145
时（样品表面与磁铁表面即将接触但未接触）为百分表的最小指示刻线处（0mm或30mm
处），即刻度的两端点，并记住这两个点。下面的测量应在这个范围内，硬超出这两个范
围，将会使百分表的精度受损害，特别是超出零点时，测量到的不是真数值。
如何判断已达到最小距离？只要调节到VS零值不变的最下距离即是，因为样品表面
与磁铁表面相碰时VS值明显变化，并且接触时蜂鸣器会响（由于样品很脆，为了避免损
坏样品，在实际过程中，我们使用和样品同厚度的模拟样品来进行调节）。
2、测量
(1) 观察室温条件下磁铁与超导材料间相互作用情况
缓慢改变磁铁与样品的距离，从最大（30㎜）到最小，并观察VS数值有否变化。
(2) 测量超导体排斥磁力的大小
调节磁铁与样品的距离为30mm，向样品倒入液氮，起初挥发较快，再倒入液氮，直
到液面稳定，此时超导样品已处于超导态了。然后缓慢的减小距离，每隔1mm（大指针
转一圈）测一次，一直到原来定的最小距离为止（注意样品表面与磁铁表面不能碰到，
否则会产生机械斥力损坏样品）。本样品排斥力范围：0~15MV左右。然后把距离从最小
到最大变化，同样每隔1mm测一次VS。两次数据不重复（在实际测量过程中，为了不损
坏样品，我们待测的最小距离不是0mm，而通常是2－3mm，这样就可以避免由于样品
未裝平或调节零距离不精确而造成样品和磁铁片相接触，造成样品的损坏）。
如果感到实验数据不满意，需重新测量，一定要吹干样品从头来，否则数据不重复。
(3) 测量常规磁铁排斥力的大小
让液氮挥发干，取出样品，并用热吹风吹干，把样品放在干燥缸内。
用磁铁片（强度大约2000Gs）代替样品，按上述方法测量在室温条件下从最大距离
（30mm）到最小距离缓慢变化过程中VS的变化，同样每隔1mm测一次VS，接着测距离
从小向大方向变化的VS值并与超导体样品的结果比较。
安装磁铁片时应注意：
① 因为我们的目的是测量排斥力，所以两磁铁应同极（如N极）相对，不要用磁铁
片的S极与磁铁的N极相对进行测量，否则，由于磁铁的吸引力很强，当操作不慎时，
两磁铁会快速吸引而碰伤手（不要用手直接拿着磁铁片去试引力还是斥力，因为两磁铁
的作用力很大，不小心就会伤到手，我们可以把磁铁片放在手里，握紧后在进行测试）。
② 同时不要在两磁铁靠近的空间处安装磁铁片，以防两磁铁相吸。
③ 安装磁铁片时请注意个人的防磁用品不要靠近磁铁片。
二、进行定标实验
传感器输出的电压信号与受力的大小有关，为计算方便需要测量出传感器输出电压
信号与力的大小的关系。方法是：
① 拆去样品使传感器空载，距离调到最大（30mm），再次对VS调零。
② 把位移杆移到中间位置，卸下百分表。
③ 工作电源与步骤2中的实验时相同，不能改变。
④ 依次按大小，分别用100g、200g、300g、400g、500g、600g、700g、800g、900g、
1000g砝码吸在磁铁上，并记下砝码重量（W）和VS的数值，作图求出相关系数。注意：
取下砝码时先固定好传感器杆，并且不要横向剥拉砝码，以免把传感器的内应片弄坏。
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本实验对斥力定位为正，现是引力，VS为负值了，所以，可取绝对值进行作图。记录传
感器各对应的输出电压，并作校正曲线。
校正曲线的斜率即为转换系数K（N/mV）。求出K后即可将传感器输出电压转换为
力的大小。
做出超导样品磁悬浮力与距离的曲线。
做出两磁铁间排斥磁力与距离的曲线。
注意事项
1、实验过程中，液氮会连续挥发，而且盛装液氮的盒子较小，又开口处于大气中、
挥发较快，所以应及时补加，并应注意保持样品处于超导态（此时样品不能露出液氮表
面）。
2、灌液氮时应小心，以免液氮溅出到手脚上冻伤皮肤。
3、为操作方便起见，可把液氮从杜瓦瓶（或热水瓶）内先倒入小的保暖杯内，再从
保暖杯倒入样品盒内，并且要注意不要让保暖杯与磁铁片相吸，否则液氮会溅出，冻伤
皮肤。
4、转动距离旋柄时应缓慢进行。
5、注意百分表位置固定后，实验过程中别再做移动。
6、样品安装要放平，磁铁片不能与样品相接触，以免损坏样品。