超导材料磁浮力.doc

超导材料磁浮力（手动）测量仪引言完全抗磁性和零电阻效应一样是超导材料的主要特征之一。当一个超导体牌外磁场中时，由于抗磁性和磁通钉扎效应的作用，在超导体内部将感应出屏蔽电流，又由于零电阻效应所致，屏蔽电流几乎不随时间衰减。在超导体内持续流动的屏蔽电流产生的磁场与外磁场发生相互作用，从而产生超导磁悬浮现象。以超导磁悬浮为基础的超导磁悬浮技术在能源（飞轮储能），交通（磁浮车），机械工业（无摩擦轴承）等到诸多领域具有潜在的应用价值。磁浮力是超导材料在磁悬浮技术上应用的重要参数。磁浮力随悬浮间隙的变化一方面取决于超导材料自身的性质，另一方面取决于磁场的强度和分布以及温度等测量条件。本产品是在北京有色金属研究总院从事超导材料研究中研制和使用的测量仪器的基础上开发的，有结构紧凑，使用方便的优点，适用于高等院校近代物理实验使用。一、 实验目的学会使用超导材料磁浮力（手动）测量仪二、仪器简介一. 主要技术指标力测量范围 0-50Kg测力传感器最小感度 0.01Kg 用熔融织构法生长的YBaCuO超导块样品 30mm14mm,临界转变温度约90K NdFeB永久磁铁 26mm25mm磁体 表磁约5000Gs（吸在铁块上的测量值）测试温度 77.3K（液氮温度）磁体移动范围 0-60mm测试架外形尺寸 260mm290mm520mm测试架净重 20Kg力显示单元电源 220V,50Hz力显示单元尺寸 250mm200mm120mm力显示单元净重 2Kg二. 结构如图1所示，本实验仪包括用于支撑，固定各功能部件的机架，置放被测超导样品的低温容器，测量用磁体，垂直移动机构，力与位移的测量元件和输出信号显示单元。垂直移动机构与磁体相联接。三. 实验方法 零场冷实验过程 打开力显示单元的电源开关，预热10分钟。力显示值约为-0.04Kg（当容器中注满液氮时，显示值为零），如不为此值，按照说明书中第五节的零点校正方法调整。 用螺丝将样品固定在试样架中心（卡住即可，不必用劲拧，以免损坏样品），然后将试样架安装在容器中，使样品上表面低于容器上表面。 逆时针转动手柄，使磁体向下移动至磁体与样品接触，调整磁体位置使其与样品对中，打开尝试尺电源开关并使数值归零。 顺时针转动手柄，使磁体远离样品，上移至大于40mm的位置。 向低温容器中注入液氮，使样品在没有外磁场作用的条件下冷却至液氮温度（零场冷）。保持液氮面略高于样品上表面（测试过程中因液氮蒸发液面下降时，可随时添加液氮）。 按一定步长（转动手柄1 圈，磁体移动约1.5mm）逆时针转动手柄，向下移动磁体，同时从尝试尺和数字电压表上分别读取距离和力数据，由于超导体内存在磁通流动和磁通蠕动，力数值会随时间衰减，为尽量减小测量误差，建议在第一时间读取距离与力的数值。 在磁体距样品约3mm处取值后，反向移动磁体，用同样的方法记录力与距离的曲线。 用力与距离的对应关系做图，得到该样品零场冷条件下磁浮力与悬浮间隙的曲线。 重复测量时必须等待液氮完全蒸发后（或将样品架取出再装入），使样品整体升温至90K以上（超导样品转变为正常态），使冻结在样品中的磁场退掉。 实验结束后关闭力显示单元和尝试尺电源，并将样品取出擦干后保存在干燥皿中，避免水和CO2可能对样品造成的破坏。场冷实验过程 预备过程同零场冷步骤1-3。 顺时针摇动手柄，使磁体1-10mm之间的任意位置，向低温容器中注入液氮，使样品在有处磁场作用的条件下冷却至液氮温度（场冷）。 按一定步长顺时针转动手柄，身上移动磁体，并在第一点停留相同的时间，同时从尝试尺和数字电压表上读取距离和力的数据。 其它步骤同零场冷8-10步。四. 测力仪表的使用零点校正 测量前发现仪表显示不为零时，记下初始数值。 按住设置键直至显示OA。 按 键进入修改状态，在 ， ， 键的配合下将其修改为1111，按 键退出。 再次按住设置键 直至显示CncH。 反复按 键，直至显示Cn-A，通过 ， 键的配合，加（减）显示的初始数值，按 键退出。 按住设置键 直至回到测量状态。注：改进型号按住 可直接清零。灵敏度调节本仪器最小测量精度为小数点后两位（0.01Kg）,如果需要测量结果显示为小数点后一位，可按照以下步骤进行调整： 按住设置键直至显示OA。 按 键进入修改状态，在 ， ， 键的配合下将其修改为1111，按 键退出。 再次按住设置键 直至显示CncH。 反复按 键，直至显示Cn-A，通过 ， 键的配合，加（减）显示的初始数值，按 键退出。 按 键进入F-r设置修改量程至050.0Kg（出厂设置为50.00Kg）。 重新调节零点。 按住设置键 直至回到测量状态。五. 注意事项仪器置于稳定的平台上，周围的环境应无振动和热辐射。加注液