高温超导材料的特性测试和低温温度计实验报告
高温超导实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解高温超导体的基本特性和物理机制。
2. 学习液氮低温技术，掌握低温环境下的实验操作。
3. 测量高温超导体的临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）。
4. 研究高温超导体的临界电流（Ic）与磁场、温度的关系。
二、实验原理高温超导现象是指某些材料在液氮温度（约77K）下表现出超导特性。
实验中，通过测量超导体的电阻、临界温度、临界磁场等参数，来研究高温超导体的物理性质。
三、实验仪器与材料1. 高温超导材料（如钇钡铜氧YBCO等）2. 低温冰箱3. 温度计4. 磁场计5. 电阻计6. 磁场发生器7. 数字多用表8. 液氮四、实验步骤1. 样品制备：将高温超导材料制备成合适尺寸的样品，通常为薄片或丝状。
2. 低温环境准备：将低温冰箱预热至液氮温度，并将样品放入冰箱内冷却至液氮温度。
3. 电阻测量：- 使用电阻计测量样品在液氮温度下的电阻。
- 记录电阻值，作为初始数据。
4. 临界温度测量：- 慢慢升温，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的温度，即为临界温度（Tc）。
5. 临界磁场测量：- 使用磁场计测量样品在液氮温度下的磁场。
- 慢慢增加磁场强度，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的磁场强度，即为临界磁场（Hc）。
6. 临界电流测量：- 在一定磁场下，逐渐增加电流，观察电阻变化。
- 当电阻突然降至零时，记录此时的电流，即为临界电流（Ic）。
7. 温度与磁场关系研究：- 在不同温度下，重复步骤4和5，研究临界温度（Tc）和临界磁场（Hc）与温度的关系。
- 在不同磁场下，重复步骤6，研究临界电流（Ic）与磁场的关系。
8. 数据整理与分析：- 将实验数据整理成表格，分析高温超导体的物理性质。
- 对比不同高温超导材料的物理性质，总结实验结果。
五、实验注意事项1. 实验过程中，务必保持低温环境，避免样品受热。
2. 在测量电阻、临界温度、临界磁场等参数时，要确保仪器精度。
3. 注意实验安全，防止低温伤害。
实验报告模板
高温超导材料临界转变温度的测定一、实验目的1.通过对氧化物超导材料的临界温度TC 两种方法的测定, 加深理解超导体的两个基本特性2.了解低温技术在实验中的应用3.了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法4.了解一种确定液氮液面位置的方法二、实验原理1.超导现象及临界参数 1)零电阻现象电阻率与温度的关系: 。
式中, 是时的电阻率, 称剩余电阻率。
即使温度趋于绝对零度时, 也总是存在。
超导材料包括金属元素、合金和化合物等。
发生超导转变的温度称为临界温度。
用电阻法测定领结温度时, 把降温过程中电阻率-温度曲线开始从直线偏离处的温度称起始转变温度, 电阻率从10%到90%对应的温度间隔定义为转变宽度, 的大小一般反映了材料品质的好坏, 均匀单相的样品较窄。
临界温度C T 定义为02ρρ=时对应的温度。
2)完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时, 磁通不能穿透超导体, 超导体内的磁感应强度始终保持为0, 超导体的这个特性称为迈斯纳效应。
表示为M=(B/4(。
利用迈斯纳效应, 测量电感线圈中的一个样品在降温时内部磁通被排出的情况, 也可确定样品的超导临界温度, 称电感法。
用电阻法测TC 较简单, 只能测出其中能形成超导通路的临界温度最高的一个超导相的TC 。
用电感法测TC 则可以把不同的超导相同时测出。
3)临界磁场致使超导体有超导态变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场, 通常把相应的磁场叫做临界磁场。
第Ⅰ类超导体, 也称软导体。
其与的关系: ；式中, 是时的临界磁场。
当时, 的典型数值为100Gs 。
第Ⅱ类超导体, 也称硬导体。
它存在两个临界磁场和, 的状态为混合类, 磁场进入超导体, 但仍具有零电阻的特性。
高温超导体, 其与的关系不满足。
4)临界电流密度当电流达到某一临界值IC后, 超导体将恢复到正常态。
大多数金属为突变, 超导合金、化合物及高温超导体为渐变。
2.温度的测量1)铂电阻温度计2)温差电偶温度计3)半导体Si二极管温度计3.温度的控制1)恒温器控温法: 定点测量法, 均匀, 精度高2)温度梯度法：连续测量法, 简单易行4.液体位置的确定采用温差电偶的测温差原理来判断液面位置。
高温超导材料特性测试和低温温度计
物理实验研究性报告高温超导材料特性测试和低温温度计高温超导材料特性测试和低温温度计一.实验摘要：采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻，确定其起始转变温度和零电阻温度，并观察记录铂电阻温度计、硅二极管温度计及铜-康铜温差电偶温度计测温参量的变化，进行温度计的比对。
超导体在超导状态具有零电阻现象和完全抗磁性，具有辉煌的应用前景。
一般达到超导状态需要很低的温度，最低为4.15K，大大约束了超导材料的实际应用。
从1911年发现超导现象至今，人们一直为提高超导材料的临界温度而努力。
本实验在液氮沸点到室温范围内测量超导材料电阻特性，相对而言为高温超导，并对各种温度计进行比对，为在不同温区选择合适温度计提供依据。
二.实验原理1．超导体和超导电性.1911 年，卡麦林⋅翁纳斯用液氦冷却水银线并通以几毫安电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体。
引进起始转变温度T c,onset 、零电阻温度T c0和超导转变(中点)温度T cm来描写高温超导体的特性，如图1 所示。
通常说的超导转变温度T c 指T cm。
2．低温温度计.(1)金属电阻随温度的变化.作为低温物理实验基本工具的各种电阻温度计，是建立在对各种类型材料的电阻−温度关系研究基础上的。
不同类型材料电阻随温度变化性质不同。
合金中，电阻主要由杂质散射引起，因此电子平均自由程对温度变化很不敏感，如锰铜的电阻随温度的变化就很小，实验用标准电阻和电加热器就是用锰铜线绕制而成。
纯金属中，总电阻可近似表达成：R = R i (T ) +R r ，其中，R i为电子运动受到晶格散射出现的电阻，R r为几乎完全由杂质散射造成的剩余电阻，它近似与温度无关。
半导体则具有与金属完全不同的电阻温度关系，在大部分温区中具有负的电阻温度系数。
高温超导材料的特性测试和低温温度计实验报告
实验二十三：高温超导材料的特性测试和低温温度计一、实验数据记录1.室温检测：表1.室温检测数据表2.低温温度计对比数据及超导转变曲线数据：见下表3.液氮沸点监测数据：表2：液氮沸点监测数据温差电偶电阻二、实验数据分析、处理和结论1.处理室温检测数据，给出三部分测量电路的电流、室温、室温下的超导样品的电阻：（1）电流：铂电阻：Si半导体电阻：μA样品电流：（2）室温：T=*+=(3) 室温下，样品的电阻：R==Ω2.处理低温温度计对比数据，作图给出对比结果，总结三种温度计的特点：图1：Si电压-温度曲线Y=+ R2=图2：温差电偶电压-温度曲线线性拟合：Y= R2=非线性拟合：Y=+ R2=结论：由图1：Si半导体电压随着温度呈线性相关，且是负相关。
由图2：温差电偶与温度成正相关，在拟合过程中发现，二次拟合要比一次的拟合精确的多。
因此温差电偶电压应该与温度成二次关系。
比较两图一直，Si半导体的温敏线性较好，成的是线性关系，温差电偶电压与温度成二次关系，铂电阻R与T成线性关系。
3.作图并用最小二乘法处理超导样品测量数据，给出转变温度。
图3：样品电阻-温度曲线图4：样品电阻-温度电压（最小二乘法）Y=+ R-Square=结论：由图3、4可知：随着温度下降，R首先以直线下降，在到达一定的温度时，斜率发生突变的点为转变温度。
对于高温时的数据进行线性拟合，其近似一条直线。
通过对于突变处的观察，突变温度约为103K。
4.处理液氮沸点检测数据，给出液氮沸点，液氮温度下超导样品的电阻、三部分测量电路的电流，与温室数据对比，评测系统的精确度和稳定性。
Pt 的电阻精确到：Si 半导体电阻精确到： *10^-6A超导样品精确到：Ma温差电偶温度计精确到：铂U最小 mV ,I 最小为，绝对误差为 % 和%硅电压最小：电流：*10^-6A ，绝对误差为 % 和%样品的电流最小为，绝对误差%所以数据中只有样品和电偶可以到0，所以整个系统的精度在于这两个数据的测量。
高温超导实验报告
122.1 118.6 115.5 112.9 110.5 108.5 106.8 105.4 104.1 103.1 102.1 101.4 100.0 96.7 96.2 96.0 95.7 95.5 95.3 94.9 94.6 93.8 92.6 92.4 92.1 91.8 91.6 91.3 77.4
⑴铂电阻温度计： 铂电阻温度关系如下图所示
1
R(T)=AT+B 在液氮沸点到正常室温温度范围内， 其电阻与温度近似成正比： 或 T(R)=aR+b，其中 a，b 都是常数。 ⑵半导体硅电阻温度计： 在较大的温度范围内，半导体具有负的电阻温度系数，这一特性正好弥补 了金属电阻温度计在低温下灵敏度明显降低的缺点。低温物理实验中，常用半 导体温度计。 在小电流下，近似有： U 正向 KT U g 0 。其中 K=-2.3mV/K;硅材料 U g 0 约为 1.20eV ⑶温差电偶温度计： 如果将两种金属材料制成的导线联成回路，并使其两个接触点维持在不同 的温度，则在该闭合回路中就会有温差电动势存在，如果将回路的一个接触点 固定在一个已知的温度，例如液氮的正常沸点 77.4 K，则可以由所测量得到的 温差电动势确定回路的另一接触点的温度，从而构成了温差电偶温度计。这种 温度计十分简便，特别是作为温度敏感部分的接触点体积很小，常用来测量小 样品的温度以及样品各部分之间的温差。 应该注意到，硅二极管 PN 结的正向电压 U 和温差电动势 E 随温度 T 的变化 都不是线性的，因此在用内插方法计算中间温度时，必须采用相应温度范围内 的灵敏度值。
〖实验二十三〗
高温超导材料特性测试和低温温度计
〖目的要求〗
1、了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法； 2、了解金属和半导体 P-N 结的伏安特性随温度的变化以及温差电效应； 3、 学习几种低温温度计的比对和使用方法， 以及低温温度控制的简便方法。
物理实验报告_高温超导材料的特性
高温超导材料特性测试和低温温度计自1911年荷兰物理学家翁纳斯发现超导现象以后，人们一直在为提高超导临界温度而努力，直到1986年，才有了极大的进展，现在，临界温度已提高到130K 左右。
目前，块状超导体、高温超导导线、大面积超导薄膜等超导材料在磁悬浮输运、强电、弱电等工程领域上的应用已完成了前期实验阶段，现已投入工程开发中。
专家预测，二十年内超导技术将在通讯、交通、军事、电力等领域得到应用。
历史上已有八位科学家因为超导研究方面的成就而荣获诺贝尔物理学奖，可见超导研究的重要性，它是物理学的前沿课题。
本实验的内容是低温的获得和控制、各类温度传感器和液面计的特性应用、电阻的四引线测量法、乱真电动势的判定等。
【目的】1. 了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法。
2. 了解铂电阻和半导体pn 结的正向电压及温差电偶的电动势随温度的变化情况。
3. 学习几种低温温度计的比对和使用方法，以及低温温度控制的简便方法。
【原理】通常把物体在一定温度下电阻突然跌落到零的现象，称为零电阻现象或超导现象，而把电阻突然变为零的温度称为临界温度，用T C 表示。
利用本实验装置，可用逐点测量的方法得到高温超导体的电阻转变曲线，并可用标准的方法判断零电阻现象是否实现。
除了零电阻现象之外，超导体还具有另一个基本的特征——迈斯纳效应（完全抗磁性），即不论在有或没有外加磁场的情况下，使样品从正常态转变为超导态，只要T <T C ，在超导体内部的磁感应强度总是等于零的。
1. 高临界温度超导特性当超导体温度降到某一温度（T ）时，其电阻为零。
本实验中，所用的YBaCuO 样品的零电阻温度大约为90K 左右。
2. 电测量设备及测量原理本实验测量设备主要由铂电阻、硅二极管和超导样品三个电阻测量电路构成，每一电路均包含恒流源、标准电阻、待测电阻、数字电压表和转换开关等五个主要部件。
实验中测量样品电压等采用四引线测量法，其基本原理是：恒流源通过两根电流引线将待测电流I 提供给待测样品，而数字电压表则是通过两根电压引线测量样品上电压U 。
高温超导材料特性测试实验报告
高温超导材料特性测试物理学系0 安宇森【摘要】本次实验，我们利用液氮冷却测量了铜-康温差电偶的超导特性曲线。
通过对Pt电阻温度计的特性曲线的测量，确定超导临界温度。
最后，我们对磁悬浮现象以及抗磁性实验进行了观测。
【关键词】超导临界温度迈斯纳效应【Abstract】In this experiment, we use the liquid nitrogen to cool down the temperature and then we observe the superconductivity of the materials. Through the measurement of the pt thermometers, we find the critical temperature of the superconductor. At last , we observe the resistance of the magnet in the superconductor.【key words】superconductivity critical temperature Misner effect【引言】超导是指某些物质在一定温度条件下（一般为较低温度）电阻降为零的性质。
1911年荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现汞在温度降至4.2K 附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。
以后又发现许多其他金属也具有超导电性。
低于某一温度出现超导电性的物质称为超导体。
1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
高温超导实验报告仿真(3篇)
第1篇一、实验背景高温超导材料是一种在相对较高的温度下就能表现出超导性的材料，其临界温度（Tc）一般在液氮温度附近。
高温超导材料的发现为电力传输、磁悬浮、医疗成像等领域带来了革命性的变革。
为了深入研究高温超导材料的性质和特点，我们利用仿真软件对高温超导材料进行了实验研究。
二、实验目的1. 研究高温超导材料的临界特性；2. 分析高温超导材料在磁场中的输运特性；3. 仿真高温超导电缆在不同运行条件下的性能；4. 比较高温超导电缆与普通电缆的输电性能。
三、实验原理高温超导材料的临界特性主要包括临界电流密度（Jc）和临界磁场（Hc）。
在临界电流密度以下，高温超导材料表现出零电阻和完全抗磁性；在临界磁场以下，高温超导材料表现出完全抗磁性。
利用仿真软件，我们可以模拟高温超导材料在不同温度、磁场和电流密度下的输运特性。
四、实验方法1. 利用仿真软件建立高温超导材料模型，包括超导芯和绝缘层；2. 设置不同温度、磁场和电流密度，模拟高温超导材料的输运特性；3. 仿真高温超导电缆在不同运行条件下的性能，包括短路容量、功率分布和电压稳定性；4. 比较高温超导电缆与普通电缆的输电性能。
五、实验步骤1. 建立高温超导材料模型，设置模型参数；2. 设置仿真温度、磁场和电流密度，进行仿真；3. 分析仿真结果，包括临界电流密度、临界磁场、输运特性和电缆性能；4. 比较高温超导电缆与普通电缆的输电性能。
六、实验结果与分析1. 临界特性分析在仿真中，我们设置了不同的温度、磁场和电流密度，得到了高温超导材料的临界电流密度和临界磁场。
结果表明，随着温度和磁场的增加，临界电流密度和临界磁场均有所降低。
这与高温超导材料的特性相符。
2. 输运特性分析在仿真中，我们分析了高温超导材料在不同温度、磁场和电流密度下的输运特性。
结果表明，高温超导材料在临界电流密度以下表现出零电阻和完全抗磁性；在临界磁场以下表现出完全抗磁性。
此外，我们还分析了高温超导材料的输运长度和输运时间，发现其与临界电流密度和临界磁场密切相关。
高温超导材料特性测试和低温温度计
物理仿真实验报告项目名称：高温超导材料特性测试和低温温度计院系名称：专业班级：某某：学号：高温超导材料特性测试和低温温度计一、实验目的(1) 了解高临界温度超导材料的根本特性与其测试方法。
(2) 了解金属和半导体PN结的伏安特性随温度的变化以与温差效应。
(3) 学习几种低温温度计的比对和使用方法，以与低温温度控制的简便方法.二、实验原理1911年，卡麦林翁钠斯(H,Kamerlingh Ornes, 1853-1926)用液氮冷却水银并通以几毫安的电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氮的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体；而把超导体电阻突然变为零的温度，称为超导转变温度。
如果维持外磁场、电流和应力等在足够低的值，如此样品在这一定外部条件下的超导转变温度，称为超导临界温度，用表示。
在一般的实际测量中，地磁场并没有被屏蔽，样品过的电流也并不太小，而且超导转变往往发生在并不很窄的温度围，因此通常引起转变温度、零电阻温度和超导转变〔中点〕温度等来描写高温超导体的特性，如如下图。
通常所说的超导转变温度T c onset是指T c。
图1由于数字电压表的灵敏度的迅速提高，用伏安法直接判定零电阻现象已成为实验中常用的方法。
然而，为了确定超导态的电阻确实为零，或者说，为了用实验确定超导态电阻的上限，这种方法的精度不够高。
我们知道，当电感L一定时，如果LR串联回路中的电流衰减得越慢，即回路的时间常数τ=L/R越大，如此明确该回路中的电阻R越小。
实验发现，一旦在超导回路中建立起了电流，如此无需外电源就能持续几年仍观测不到衰减，这就是所谓的持续电流。
现代超导重力仪的观测明确，超导态即使有电阻，其电阻也必定小于10-28Ωm。
这个值远远小于正常金属迄今所能达到的电阻率10-15Ωm，因此可以认为超导态的电阻率确实为零。
1933年，迈斯纳(W.F.Meissner, 1882-1974)和奥克森尔德〔R.Ochsenfeld〕把锡和铅样品放在外磁场中冷却到其转变温度以下，测量了样片外部的磁场分布。
高温超导实验报告
高温超导材料的特性与表征摘要本实验中我们通过控制超导样品距离液氮面的距离达到控制温度的效果，测量高温超导材料两端电压得到高温超导材料的转变曲线，以及硅二极管的正向电压和温差电偶的温差电动势随温度的变化曲线。
高温超导体的磁悬浮演示，以及零场冷和冷场情况的比较进一步加深了对钉扎力和磁通俘获的效应的理解。
关键词高温超导，超导磁悬浮，转变曲线引言从1911年荷兰物理学家卡墨林翁纳斯发现低温超导体到现在，超导科技发展大体经历三个阶段。
基本探索认识阶段，，开展超导技术应用的准本阶段，自1986年发现超导转变温度高于30K的超导材料后，人类逐渐转入超导技术的开发时代，此后发现了大量高温超导体，转变温度不断提高。
讲转变温度高于液氮温度的氧化物超导体又称为高温超导体。
超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在各方面的应用开辟了十分广阔的前景。
本实验中我们通过对氧化物高温超导材料超导转变曲线的测量和磁悬浮演示，加深理解了超导体的零电阻现象和MEISSNER效应这两大重要特征。
同时了解超导磁悬浮原理，金属和半导体电阻随温度的变化，温差电效应以及低温物理实验的基本方法和技巧。
原理1）超导现象：电阻突然跌落为零，或称零电阻现象，并将具有此种超导电是的物体称作超导体（只有爱直流电情况下才有零电阻现象）Tc（超导临界温度）：即当电流，磁场及其他外部条件保持为零或不影响转变温度测量的足够低值是超导体呈现超导态的最高温度。
Tc，onest（起始转变温度）：降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度。
ΔTc（转变宽度）：电阻变化10%到90%所对应的温度间隔。
Tc0(零电阻温度)：电阻刚刚完全降到零是的温度。
1）MEISSNER效应：超导体在磁场中产生感应电流，且超导体电阻为零，感应电流一直存在，产生与周围磁场相反的“屏蔽磁场”，顾超导体内磁感应强度总是零，且与家磁场的先后顺序无关。
2）临界磁场Hc：当磁场达到某一定值是，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，破坏超导电性。
高温超导材料特性和低温温度计实验报告
高温超导材料特性和低温温度计实验报告学号：39051609 姓名：齐德轩日期：2011/4/15一、实验目的1.了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法2.学习三种低温温度计的工作原理和使用以及进行比对的方法3.了解液氮使用和低温温度控制的简单方法二、实验原理1.超导体和超导电性（1）常用临界温度Tc，临界磁场Bc和临界电流Ic作为临界参量来表征材料的超导性能。
温度的升高、磁场或电流的增大，都可以使超导体从超导状态转变为正常态。
Bc和Ic都是温度的函数。
（2）迈斯纳效应不论有没有外加磁场，是样品从正常态转变为超导态，只要T<Tc，超导体内部的磁感应强度Bi总是等于零。
该效应表明超导体具有完全抗磁性。
（3）根据电阻率的变化和迈斯纳效应都可以用来确定超导体的临界温度。
本实验采用电阻法。
引进起始转变温度Tc，onset，零电阻温度Tc0和超导转变（中点）温度Tcm三个物理量，通常所说的超导转变温度Tc是指Tcm。
实验使用的超导体为钇钡铜氧化物高温超导体的超导样品转变温度落在液氮区。
2.低温温度计（1）金属电阻随温度的变化当金属纯度很高时，总电阻可以近似表达成R=Ri(T)+Rr在液氮温度以上Rr(T)>>Rr,R≈Ri(T)在液氮正常沸点到室温这一范围内，铂电阻温度计具有良好的线性电阻—温度关系。
可表示为R(T)=AT+B。
因此可以根据给出的铂电阻温度计在液氮正常沸点和冰点的电阻值，可确定所用的铂电阻温度计的A、B值，并由此对铂电阻温度计定标，得到不同电阻值所对应的温度值。
（2）温差电偶温度计当两种金属所做成的导线连成回路，并使其两个接触点维持在不同的温度下时，改闭合回路中就会有温度差电动势催在，如果将回路的一个接触点固定在一个已知的温度下，则可以由所测得的温差电动势确定回路的另一个接触点的温度。
三、仪器用具1．低温恒温器2. 不锈钢杜瓦容器和支架3. PZ158型直流数字电压表4. BW2型高温超导材料特性测试装置（电源盒）四、数据处理(1)原始数据处理(2)样品电阻-温度曲线由图中可以读出Tc≈92K(3)Si电压-温度曲线说明在此范围内Si电阻与温度成线性关系，图像的左半段缺失，误差分析见下(4)温差电偶-温度曲线此图右半段误差较大，误差分析见下。
高温超导材料特性测试和低温温度计
物理实验研究性报告高温超导材料特性测试和低温温度计高温超导材料特性测试和低温温度计一.实验摘要：采用杜瓦容器和低温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻，确定其起始转变温度和零电阻温度，并观察记录铂电阻温度计、硅二极管温度计及铜-康铜温差电偶温度计测温参量的变化，进行温度计的比对。
超导体在超导状态具有零电阻现象和完全抗磁性，具有辉煌的应用前景。
一般达到超导状态需要很低的温度，最低为4.15K，大大约束了超导材料的实际应用。
从1911年发现超导现象至今，人们一直为提高超导材料的临界温度而努力。
本实验在液氮沸点到室温范围内测量超导材料电阻特性，相对而言为高温超导，并对各种温度计进行比对，为在不同温区选择合适温度计提供依据。
二.实验原理1．超导体和超导电性.1911 年，卡麦林⋅翁纳斯用液氦冷却水银线并通以几毫安电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体。
引进起始转变温度T c,onset 、零电阻温度T c0和超导转变(中点)温度T cm来描写高温超导体的特性，如图1 所示。
通常说的超导转变温度T c 指T cm。
2．低温温度计.(1)金属电阻随温度的变化.作为低温物理实验基本工具的各种电阻温度计，是建立在对各种类型材料的电阻−温度关系研究基础上的。
不同类型材料电阻随温度变化性质不同。
合金中，电阻主要由杂质散射引起，因此电子平均自由程对温度变化很不敏感，如锰铜的电阻随温度的变化就很小，实验用标准电阻和电加热器就是用锰铜线绕制而成。
纯金属中，总电阻可近似表达成：R = R i (T ) +R r ，其中，R i为电子运动受到晶格散射出现的电阻，R r为几乎完全由杂质散射造成的剩余电阻，它近似与温度无关。
半导体则具有与金属完全不同的电阻温度关系，在大部分温区中具有负的电阻温度系数。
北师大物理实验报告-高温超导
高温超导材料特性测试和低温温度计指导老师：熊俊摘要：利用液氮获得低温，测量在低温情况下高温超导材料的电阻，测得其起始转变温度为93.131K左右和零电阻温度为91.950K左右，同时确定铂电阻、硅二极管及温差热电偶温度计测温参量的变化关系，并演示超导体磁悬浮现象，测量在零场冷和场冷条件下磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。
关键词：液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差热电偶1、引言具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。
现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。
一般达到超导状态需要很低的温度，大大约束了超导材料的实际应用。
从1911年发现超导现象至今，人们一直为提高超导材料的临界温度而努力。
1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。
掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。
全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。
超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。
但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）。
到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。
②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。
③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。
利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。
2、实验原理.1 超导体的基本特征当电流、磁场及其它外部条件（如应力、辐照等）保持为零或不影响转变温度测量的足够低值时，超导体呈现超导态的量高温度，被定义为临界温度。
7-4 高温超导特性测量
7-4 高温超导材料特性测试和低温温度计引言1908年，荷兰莱顿大学的卡末林-昂纳斯（H. Kamerlingh Onnes ）等人成功的使氦气液化，达到了4.2K 的低温，三年后，他们发现汞电阻在温度达到4.15K 时，陡降为零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体，这一发现标志人类对超导研究的开始，1913年昂纳斯也因此发现获得了诺贝尔物理学奖。
1933年，荷兰的迈斯纳（Meissner ）和奥克森费尔德（Ochsenfeld ）共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，具有完全抗磁性，超导体内的磁感应强度为零，人们将这种现象称之为 “迈斯纳效应”。
自从超导现象被发现以来，科学家们在超导物理及材料方面进行了大量的研究工作，为提高超导的临界温度而努力。
然而在数十年中进展缓慢，常规超导体临界温度只能提高到23.22K 。
1986年高温超导研究取得了突破性的进展，瑞士物理学家缪勒（Mueller ）和德国物理学家贝德罗兹（Bednorz ）发现了高温钡镧铜（La-Ba-Cu-O ）系氧化物超导体，超导临界温度达到40K 。
这个发现意义重大，他们因此获得了1987年的诺贝尔物理学奖。
目前，已发现具有超导性的材料数以千计，超导临界温度也在持续提高，1993年高温超导临界温度已达到136K ，实现了在液氮温区超导的重大突破，人们将临界温度在液氮温度（77Ｋ）以上的超导体称为高温超导体。
随着高温超导研究的进展，超导电性的应用十分广泛： 例如发电、输电和储能；超导重力仪、超导计算机、超导微波器件、超导磁悬浮列车和超导热核聚变反应堆等。
测量超导体的基本性能是超导研究工作的重要环节，因此高温超导材料特性测量是超导研究工作者的必备手段。
实验预习1． 学习超导体的基本性质及超导材料的临界参数；2．实验目的1． 了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法。
高温超导材料的特性研究
高温超导材料的特性与表征【摘要】在本实验中我们的主要目的是通过通过氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性，即零电阻完全导电性和完全抗磁性。
我们还通过此实验对不同的温度计（铂电阻温度计和硅二极管温度计）进行比较。
我们采用的是四引线测量法，利用低温恒温器和杜瓦容器测量了超导电性，绘制了超导样品的电阻温度曲线，验证了超导在高温冷却电阻突然降为零的电特性。
我们也绘制了磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线，对其进行了分析。
在进行磁悬浮的实验中我们验证了超导体的混合态效应和完全抗磁性。
关键词：超导体零电阻温度完全磁效应磁场一、引言：1911年H.K.Onnes首次发现在4.2K水银的电阻突然消失的超导现象，此温度也被称为临界温度。
根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。
但这里所说的高温，其实仍然是远低于冰点0℃的，对一般人来说算是极低的温度。
1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。
经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。
此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。
1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。
高温超导体具有更高的超导转变温度（通常高于氮气液化的温度），有利于超导现象在工业界的广泛利用。
高温超导体的发现迄今已有16年，而对其不同于常规超导体的许多特点及其微观机制的研究，却仍处于相当“初级”的阶段。
这一点不仅反映在没有一个单一的理论能够完全描述和解释高温超导体的特性，更反映在缺乏统一的、在各个不同体系上普遍存在的“本征”实验现象。
本实验中，我们通过对氧化物超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性；了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电动势；了解超导磁悬浮的原理；掌握液氮低温技术。
高温超导材料特性测试和低温温度计实验
1.电路的连接
五．实验内容
按面板上虚线连接导线，并将PZ158型直流数字电压表与 面板上的“外接PZ158”相连。
2.室温检测
打开外接电压表的电源开关（量程选200 mV）及电源盒的 总开关，并依次打开铂电阻、硅二极管和超导样品的分电 源开关，调节温度计的工作电流，测量并记录其室温电流 （电压示值分别为100.00 mV、1.0000 mV）和电压值。
直流数字电压表 (100V)
100 标准电阻
P t电流
转换开关 P t电压
铂电阻温度计( Pt )
10k
SiD电流
转换开关 SiD电压
标准电阻
硅二极管温度计( Si D )
直流稳压电源 (0-5V) V
25加热器
恒流源 + - (-100mA)
直流数字电压表 P Z158(1V)
温差电偶
转换开关 样品电压
谢谢
4. 超导转变曲线的测量
温度接近130 K（V Pt=42.5 mV ）时，每隔2.5 mV 记录 一组至V Pt= 30 mV。此后因转变过程很快，故应尽快记 录V Pt和V样品，不再记录V硅二极管和E 温差电偶。当V样品小于
0.005 mV时，利用电流反向开关排除乱真电动势的干扰。
最后，画出其电阻-温度曲线并确定Tc,onset、Tcm和Tc0 。
1987年3月——中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬 浮实验。
1988年10月——中国科技大学超导中心将Tc提高到130 K 和164 K。
1989年2月——中国科技大学再现130 K的零电阻温度。
1991年3月——日本住友电气工业公司展示了世界上第一 个超导磁体。
高温超导材料特性测试和低温温度计
物理实验研究性报告高温超导材料特性测试和低温温度计度Tc指Tcm 。
2 .低温温度计.(1) 金属电阻随温度的变化.作为低温物理实验基本工具的各种电阻温度计, 研究基础上的。
不同类型材料电阻随温度变化性质不同。
合金中，电阻主要由杂质散射引起，因此电子平均自由程对温度变化很不敏感，如锰铜的电阻随温度的变化就很小，实验用标准电阻和电加热器就是用锰铜线绕制而成。
纯金属中，总电阻可近似表达成：R = Ri (T ) +Rr ,其中，Ri为电子运动受到晶格散射出现的电阻，Rr为几乎完全由杂质散射造成的剩余电阻，它近似与温度无关。
半导体则具有与金属完全不同的电阻温度关系，在大部分温区中具有负的电阻温度系数。
在液氮正常沸点到室温范围内，铂电阻温是建立在对各种类型材料的电阻-温度关系高温超导材料特性测试和低温温度计一.实验摘要：M氐温恒温器获得从液氮沸点到室温的任意温度，在此条件下，测量高温超导材料电阻，确定其起始转变温度和零电阻温度，并观察记录铂电阻温度计、硅二极管温度计及铜-康铜温差电偶温度计测温参量的变化，进行温度计的比对。
超导体在超导状态具有零电阻现象和完全抗磁性，具有辉煌的应用前景。
一般达到超导状态需要很低的温度，最低为4.15K，大大约束了超导材料的实际应用。
从1911年发现超导现象至今，人们一直为提高超导材料的临界温度而努力。
本实验在液氮沸点到室温范围内测量超导材料电阻特性，相对而言为高温超导，并对各种温度计进行比对，为在不同温区选择合适温度计提供依据。
二.实验原理1.超导体和超导电性.1911年，卡麦林？翁纳斯用液氦冷却水银线并通以几毫安电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
通常把具有这种超导电性的物体，称为超导体。
引进起始转变温度Tc, on set、零电阻温度Tc0和超导转变(中点)温度Tcm来描写高温超导体的特性，如图1所示。
近代物理实验报告—高温超导材料的特性与表征
近代物理实验报告—高温超导材料的特性与表征【摘要】本实验主要通过对YBaCuO高温超导材料特性的测量，理解超导体的两个基本特性，即完全导电性和完全抗磁性。
本实验利用液氮将高温超导材料YBaCuO降温，用铂电阻温度计测量温度，用电压表测得超导体电阻，得到超导体电阻温度曲线，测得该样品的超导转变温度为93.75K；再通过超导磁悬浮实验了高温超导材料的磁特性，得到分别在零场冷却，有场冷却下的超导体的磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。
【关键词】高温超导、液氮、铂电阻、MEISSNER效应、磁悬浮一、引言1911年，昂纳斯首次发现在4.2K水银的电阻突然消失的超导电现象。
1933年，迈斯纳发现超导体内部的磁场是保持不变，而且为零，这个现象叫迈斯纳效应。
950，弗留里希首先给出了超导微观机制的一个重要线索。
他认为电子-晶格振动之间相互作用导致电子之间相互吸引时引起超导的原因。
1957年，巴丁、库柏和施里弗共同提出了超导电性的微观理论，称为BCS理论。
1972年他们三人共同获得了诺贝尔物理学奖。
自从发现超导电性以来，人们就努力探索提高超导转变临界温度的途径。
几十年来，物理学家发现除了汞、锡和铅以外，又发现铟、铊和镓也有超导特性，后来又发现了铌、钛、钍等金属具有超导特性。
世界上还有许多物理学家研究其他类型的超导体，诸如有机超导体、低电子密度超导体、超晶体超导体、非晶态超导体等等，其中金属氧化物超导体吸引了许多人的注意。
随着高温超导材料的发现，超导电性的应用也愈加广泛。
例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机等。
本实验通过对氧化物高温超导材料特性的测量和演示，加深理解超导体的两个基本特性。
并了解金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应、掌握超导磁悬浮原理和液氮低温技术。
二、实验原理1、超导现象及临界参数（1）零电阻现象1911年，卡麦林发现，当温度低于液氮的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是零电阻现象。
高温超导实验报告
低温温度计的标定与高温超导体温度特性的测量摘要本实验对高温超导体的超导转变曲线进行了测量，测量得到其起始转变温度T c,onset为107.26K，临界温度T c为92.63K，零电阻温度T c0为91.02K；进行了低温温度计的标定，证明了硅二极管温度计和温差电动势在一定范围内随温度变化的线性关系；通过高温超导的磁悬浮演示测量了解高温超导体的两个独有的特性：混合态效应和完全抗磁性，并测量得出磁悬浮力与超导体-磁体间距的关系曲线。
关键词高温超导体超导临界参数零电阻现象完全抗磁性磁通俘获1．引言1911年，荷兰物理学家卡末林－昂纳斯（H.K.Onnes，1853—1926）用液氦冷却水银线并通以几毫安的电流，在测量其端电压时发现，当温度稍低于液氦的正常沸点时，水银线的电阻突然跌落到零，这就是所谓的零电阻现象或超导电现象。
自从低温超导体发现以来，科学家们对超导电性现象（微观机制）和超导技术以及超导材料进行了大量的研究。
在超导技术开发时代，世界各国科学家相机取得了突破性进展，研制出临界温度高于液氮温度的氧化物超导体，又称为高温超导体。
超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在个方面的应用开辟了十分广阔的前景。
超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，还可以用于计量标准。
本实验通过在低温条件下测量高温超导体的电阻温度曲线和低温温度计的比对，了解高临界温度超导材料的基本特性及测试方法，了解金属和半导体的电阻随温度的变化及温差电效应，掌握低温物理实验的低温的获得、控制和测量方法。
2．原理2.1理论2.1.1超导体的基本特性完全导电性和完全抗磁性是超导电性的两个最基本的性质。
2.1.1.1零点阻现象当把某种金属或合金冷却到某一确定的温度T c以下时，其直流电阻发生剧变，突然变为零，这种现象称为物质的超导性，这种物质就称为超导体，温度T c称为临界温度。
通常把降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度T c,onset，把临界温度T c定义为待测样品电阻从起始转变处下降到一半是对应的温度，把电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度∆T c，电阻刚刚完全降为零的温度称为完全转变温度计零电阻温度T c0。
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实验二十三：高温超导材料的特性测试和低温温度计
2016.12.29
一、实验数据记录
1.室温检测：
表1.室温检测数据表
2.低温温度计对比数据及超导转变曲线数据：
见下表
3.液氮沸点监测数据：
表2：液氮沸点监测数据
二、实验数据分析、处理和结论
1.处理室温检测数据，给出三部分测量电路的电流、室温、室温下的超导样品的电阻：（1）电流：铂电阻：109.03mA
Si半导体电阻：100.00μA
样品电流：10.0165mA
（2）室温：
T=2.4516*109.03+25.736=293.03K
(3) 室温下，样品的电阻：
R=0.162/10.0165=0.0162Ω
2.处理低温温度计对比数据，作图给出对比结果，总结三种温度计的特点：
图1：Si电压-温度曲线
Y=-0.0026x+1.2798 R2= 0.9994
图2：温差电偶电压-温度曲线
线性拟合：Y=0.0279x-2.6711 R2=0.990
非线性拟合：Y=0.000057x2+0.0061x-0.75127 R2=0.9998
结论：由图1：Si半导体电压随着温度呈线性相关，且是负相关。
由图2：温差电偶与温度成正相关，在拟合过程中发现，二次拟合要比一次的拟合精确的多。
因此温差电偶电压应该与温度成二次关系。
比较两图一直，Si半导体的温敏线性较好，成的是线性关系，温差电偶电压与温度成二次关系，铂电阻R与T成线性关系。
3.作图并用最小二乘法处理超导样品测量数据，给出转变温度。
图3：样品电阻-温度曲线
图4：样品电阻-温度电压（最小二乘法）
Y=0.000048x+0.00109 R-Square=0.9994
结论：由图3、4可知：随着温度下降，R首先以直线下降，在到达一定的温度时，斜率发生突变的点为转变温度。
对于高温时的数据进行线性拟合，其近似一条直线。
通过对于突变处的观察，突变温度约为103K。
4.处理液氮沸点检测数据，给出液氮沸点，液氮温度下超导样品的电阻、三部分测量电路
的电流，与温室数据对比，评测系统的精确度和稳定性。
Pt 的电阻精确到：0.01mV 0.01mA
Si 半导体电阻精确到：0.0001V 0.01*10^-6A
超导样品精确到：0.001Mv 0.0001 Ma
温差电偶温度计精确到：0.001Mv
铂U最小 28.39 mV ,I 最小为 99.84mA ，绝对误差为 0.04% 和0.01%
硅电压最小：0.5155mV 电流：100.01*10^-6A ，绝对误差为 0.02% 和0.01%
样品的电流最小为10.0165mA ，绝对误差0.001%
所以数据中只有样品和电偶可以到0，所以整个系统的精度在于这两个数据的测量。
且系统较为灵敏。
稳定性：
I Pt=（100.30-99.84）/99.84=0.5%
I Si=（100.01-100.00）/100.00=0.01%
I样品=（10.173-10.165）/10.165=0.08%
由此可见系统稳定性较好。
三、实验收获
升温时：
曲线轮廓与降温基本一致，但转折点明显提前了，原来大致103K，而升温时大致80K。
.。