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高温超导体电阻温高温超导体电阻温度特性测量研究度特性测量研究南京理工大学南京理工大学物理实验中心物理实验中心近代物理实验近代物理实验??一、背景介绍一、背景介绍??二、实验目的二、实验目的??三、实验原理三、实验原理??四、实验仪器四、实验仪器??五、实验内容与步骤五、实验内容与步骤??六、注意事项六、注意事项??七、思考题七、思考题内容提要一、背景介绍一、背景介绍??超导的概念、发现、发现的背景及其意义:超导的概念、发现、发现的背景及其意义:19111911年,荷兰物理学家昂纳斯在测试***的电阻率低温特性时发年,荷兰物理学家昂纳斯在测试***的电阻率低温特性时发现,***的直流电阻在现,***。这种以零阻值为特征的新物时突然消失。这种以零阻值为特征的新物态,态,称做称做““超导态超导态””。由普通导体转变为超导体时的温度叫做临界温。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)。度(或转变温度)。发现的机遇(前提)发现的机遇(前提)::(下氦气的成功液化(19081908年)。年)。意义:意义:超导体基本特性超导体基本特性(零电阻特性、完全抗磁性)(零电阻特性、完全抗磁性)→→可能的可能的技术应用(超导线材、磁悬浮列车)技术应用(超导线材、磁悬浮列车)→→存在的困难(存在的困难(临界温度过低临界温度过低))→→寻找高温超导材料寻找高温超导材料→→目前状况(材料、转变温度)。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、实验目的二、;;;的变化关系;、测温及控温的原理和方法;料温度、测温及控温的原理和方法;;结果的分析与处理方法;55..(选做)用稳态法测量临界温度氧化物超导材料的电阻率随(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。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 1 测量电路测量电路图4 四端子接线法??((11)测量装置的)测量装置的构成构成:低温恒温器、高温超导体电阻:低温恒温器、高温超导体电阻-温度特性测量仪、微机。-温度特性测量仪、微机。低温恒温器:装有液氮的杜瓦瓶、探棒。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。度计、导电性能良好的银浆、(外绕)加热电热丝。((22)(装置中)体现的)(装置中)体现的测量思想测量思想::??控温方法控温方法:探棒在杜瓦瓶中的位置-:探棒在杜瓦瓶中的位置-温度梯度法温度梯度法,指,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品在液面以上不同位置获得不同温度;加热器调温-;加热器调温-普普通恒温器控温法通恒温器控温法((改变加热功率,使平衡温度升高或降改变加热功率,使平衡温度升高或降低)。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:IUURBA2||??(1)四、四、测量装置测量装置电阻温度特性电阻温度特性测量仪测量仪图5 高温超导体电阻-温度特性测量装置低温恒温器低温恒温器温度计五、实验内容与步骤五、实验内容与步骤(一)动态法(一)动态法1. 1. 打开仪器和超导测量软件。打开仪器和超导测量软件。2. 2. 仪器面板上仪器面板上““测量方式测量方式””选择选择““动态动态””,,““样品电流换向方式样品电流换向方式””选择选择““自动自动””,将,将《《温度设温度设定定》》逆时针旋到底。逆时针旋到底。3. 3. 在计算机操作软件界面点击在计算机操作软件界面点击““数据采集数据采集””。。4. 4. 调节调节““样品电流样品电流””至至