实验十九 超导磁悬浮实验
1908年荷兰科学家昂内斯(Kammerlingh Onnes)成功地将氦液化，得到4.2K低温，并研究汞在此温区的电阻率变化。1911年发现在4.2K附近汞的电阻为零，并称为超导态。对应超导态的起始温度，称为超导临界温度。随后发现一些金属、合金、金属间化合物等上千种材料具有超导电性。但是在1986年以前，临界温度Tc只达到23.2K。也就是必须有液氦来冷却，这对超导现象的研究和应用带来很多困难。1986年4月缪勒(K. A. Müller)和贝德罗兹
(J. G. Bednorz)首先发现了Ba-La-Cu-O氧化物的35K超导性。从而进入了高温超导阶段（只需液氮冷却），1993年成功制备了HgBaCa2Cu3Ox超导材料，将临界温度提高到135K（零电阻温度134K）。
【实验目的】
1、定性观察超导磁悬浮现象。
2、测量超导块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。
【实验原理】
超导材料有许多特性，但最主要的有二个性质：其一是零电阻现象，即冷却到Tc温度以下，其直流电阻突然降到零。这种现象称为材料的超导电性。从正常态转变为超导态是有一个有限的温度间隔，称为转变宽度Tc,它由材料的纯度和晶格的完整性决定。理想样品的Tc10-3K。
其二是超导材料的完全抗磁性。在外加磁场中，超导体内的磁感应强度始终为零(B=0)，磁通不能穿过超导体。超导体的这个特性称为迈斯纳(Meissner)效应。
这两个特性既互相独立又有联系，不能由零电阻特性衍生出完全抗磁性来，但它是完全抗磁性的必要条件。一般来讲，需要测量样品的磁化强度M（或磁化率）随温度的变化的关系来了解其是否有抗磁性，其方法有磁秤法、振动样品磁强针和SOUID磁强针等，这些方法要求较高，装置复杂。本实验就是利用力传感器来测量迈斯纳(Meissner)效应。
将一个永磁铁片放置在超导样品的上方，向超导体的容器内注入液氮使超导体处于超导态。这时磁铁与超导体之间存在着排斥力，排斥力与样品的磁化强度及磁场梯度：
FMB x
其中，M是磁化强度，
F可测量，并用压力传感器把它变为电信号；样品与磁铁的距离可用百分表测定。
【实验装置】
仪器主要由二部分组成：测力装置和测量显示。如图1所示。
压力传感器的测量用电桥，将压力信号变成电信号。
【实验内容】
1、连接好传感器电源（工作电压为
V=5.0V）和调零。
2、戴清洁手套取出超导样品，用酒精
清洁其表面并置于样品架上固定在液
氮容器内。调节其上的磁铁（强度
4500G左右）与样品的距离，从样品
表面（未接触）到百分表最大刻度。
3、 量超导体排斥磁力的大小，每隔
1mm测一次。本样品排斥力范围约是
0~15mV。
【实验数据与处理】 图1
1、列表记录超导样品排斥力实验数据，分别距离从大到小和从小到大。
2、用标准砝码对电信号表示的力进行校准定标。
3、对实验数据作出校准曲线。
4、对超导样品的排斥磁力数据作图
【思考题】
1、什么是迈斯纳效应？磁悬浮实验能否说明超导样品具有完全抗磁性？
2、室温下，磁铁与超导样品间相互作用随距离有何变化？为什么？
3、要重新测量时，一定要吹干样品从头做，否则数据不重复，为什么？
4、如何保护高温超导样品？
5、如何提高测试的灵敏度？
实验十九 超导磁悬浮实验
1908年荷兰科学家昂内斯(Kammerlingh Onnes)成功地将氦液化，得到4.2K低温，并研究汞在此温区的电阻率变化。1911年发现在4.2K附近汞的电阻为零，并称为超导态。对应超导态的起始温度，称为超导临界温度。随后发现一些金属、合金、金属间化合物等上千种材料具有超导电性。但是在1986年以前，临界温度Tc只达到23.2K。也就是必须有液氦来冷却，这对超导现象的研究和应用带来很多困难。1986年4月缪勒(K. A. Müller)和贝德罗兹
(J. G. Bednorz)首先发现了Ba-La-Cu-O氧化物的35K超导性。从而进入了高温超导阶段（只需液氮冷却），1993年成功制备了HgBaCa2Cu3Ox超导材料，将临界温度提高到135K（零电阻温度134K）。
【实验目的】
1、定性观察超导磁悬浮现象。
2、测量超导块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。
【实验原理】
超导材料有许多特性，但最主要的有二个性质：其一是零电阻现象，即冷却到Tc温度以下，其直流电阻突然降到零。这种现象称为材料的超导电性。从正常态转变为超导态是有一个有限的温度间隔，称为转变宽度Tc,它由材料的纯度和晶格的完整性决定。理想样品的Tc10-3K。
其二是超导材料的完全抗磁性。在外加磁场中，超导体内的磁感应强度始终为零(B=0)，磁通不能穿过超导体。超导体的这个特性称为迈斯纳(Meissner)效应。
这两个特性既互相独立又有联系，不能由零电阻特性衍生出完全抗磁性来，但它是完全抗磁性的必要条件。一般来讲，需要测量样品的磁化强度M（或磁化率）随温度的变化的关系来了解其是否有抗磁性，其方法有磁秤法、振动样品磁强针和SOUID磁强针等，这些方法要求较高，装置复杂。本实验就是利用力传感器来测量迈斯纳(Meissner)效应。
将一个永磁铁片放置在超导样品的上方，向超导体的容器内注入液氮使超导体处于超导态。这时磁铁与超导体之间存在着排斥力，排斥力与样品的磁化强度及磁场梯度：
FMB x
其中，M是磁化强度，
F可测量，并用压力传感器把它变为电信号；样品与磁铁的距离可用百分表测定。
【实验装置】
仪器主要由二部分组成：测力装置和测量显示。如图1所示。
压力传感器的测量用电桥，将压力信号变成电信号。
【实验内容】
1、连接好传感器电源（工作电压为
V=5.0V）和调零。
2、戴清洁手套取出超导样品，用酒精
清洁其表面并置于样品架上固定在液
氮容器内。调节其上的磁铁（强度
4500G左右）与样品的距离，从样品
表面（未接触）到百分表最大刻度。
3、 量超导体排斥磁力的大小，每隔
1mm测一次。本样品排斥力范围约是
0~15mV。
【实验数据与处理】 图1
1、列表记录超导样品排斥力实验数据，分别距离从大到小和从小到大。
2、用标准砝码对电信号表示的力进行校准定标。
3、对实验数据作出校准曲线。
4、对超导样品的排斥磁力数据作图
【思考题】
1、什么是迈斯纳效应？磁悬浮实验能否说明超导样品具有完全抗磁性？
2、室温下，磁铁与超导样品间相互作用随距离有何变化？为什么？
3、要重新测量时，一定要吹干样品从头做，否则数据不重复，为什么？
4、如何保护高温超导样品？
5、如何提高测试的灵敏度？