文档介绍：一、背景介绍
二、实验目的
三、实验原理
四、实验仪器
五、实验内容与步骤
六、注意事项
七、思考题
内容提要
一、背景介绍
超导的概念、发现、发现的背景及其意义:
1911年,荷兰物理学家昂纳斯在测试汞的电阻率低温特性时发现,。这种以零阻值为特征的新物态, 称做“超导态”。由普通导体转变为超导体时的温度叫做临界温度(或转变温度)。
发现的机遇(前提):(1908年)。
意义:超导体基本特性(零电阻特性、完全抗磁性) →可能的技术应用(超导线材、磁悬浮列车)→存在的困难(临界温度过低)→寻找高温超导材料→目前状况(材料、转变温度)。
图2 超导体排斥磁力线示意图
图3 迈斯纳效应
图1 超导材料的电阻温度特性
二、实验目的
;
; 、测温及控温的原理和方法; ; 5. (选做)用稳态法测量临界温度氧化物超导材料的电阻率随温度的变化关系并与动态法材料结果进行比较。
三、实验原理
1 测量电路
图4 四端子接线法
(1)测量装置的构成:低温恒温器、高温超导体电阻-温度特性测量仪、微机。
低温恒温器:装有液氮的杜瓦瓶、探棒。
探棒:紫铜块、(内有)按四端子连接的被测样品、温度计、导电性能良好的银浆、(外绕)加热电热丝。
(2)(装置中)体现的测量思想:
控温方法:探棒在杜瓦瓶中的位置-温度梯度法,指利用贮存液氮的杜瓦容器内液面以上空间存在的温度梯度来自然获取中间温度的一种简便易行的控温方法。样品在液面以上不同位置获得不同温度;加热器调温-普通恒温器控温法(改变加热功率,使平衡温度升高或降低)。
2 超导体电阻-温度特性测量方法
(1)动态法
(2)稳态法
测温方法:与样品接触良好的温度计。
热电势产生的原因及其消除方法:
产生的原因:样品中的温度梯度;
消除方法:电流通断法、电流换向法
电流换向法下测得的样品电阻:
(1)
四、测量装置
电阻温度特性测量仪
图5 高温超导体电阻-温度特性测量装置
低温恒温器
温度计
五、实验内容与步骤
(一)动态法
1. 打开仪器和超导测量软件。
2. 仪器面板上“测量方式”选择“动态”,“样品电流换向方式”选择“自动”,将《温度设定》逆时针旋到底。
3. 在计算机操作软件界面点击“数据采集”。
4. 调节“样品电流”至80mA。
5. 将探棒放入装有液氮的杜瓦瓶内,降温速率由探棒的位置决定。直至泡在液氮中。
6. 仪器自动采集数据,画出正反向电流所测电压随温度的变化曲线,最低温度到77K。
7. 点击“停止采集”,点击“保存数据”,给出文件名保存,降温方式测量结束。
8. 重新点击“数据采集”将探棒拿出杜瓦瓶,作升温测量,测出升温曲线。
9. 根据软件界面进行数据处理。