《基础物理实验课件》高温超导材料特性测试和低温温度计共22页
低温实验讲义_超导测量
实验8—3超导材料的电阻－温度特性测量引言人们在1877年液化了氧，获得-183℃的低温后就发展低温技术。
随后，氮、氢等气体相继液化成功。
1908年，荷兰莱顿大学的卡麦林•翁纳斯（Kamerlingh Onnes）成功地使氦气液化，达到了4.2K的低温，三年后即在1911年翁纳斯发现，将水银冷却到4.15K时，其电阻急剧地下降到零。
他认为，这种电阻突然消失的现象，是由于物质转变到了一种新的状态，并将此以零电阻为特征的金属态，命名为超导态。
1933年迈斯纳（Meissner）和奥森菲尔德（Ochsenfeld）发现超导电性的另一特性：超导态时磁通密度为零或叫完全抗磁性，即Meissner效应。
电阻为零及完全抗磁性是超导电性的两个最基本的特性。
超导体从具有一定电阻的正常态，转变为电阻为零的超导态时，所处的温度叫做临界温度，常用T C表示。
直至1986年以前，人们经过70多年的努力才获得了最高临界温度为23Ｋ的Nb3Ge超导材料。
1986年4月，贝德诺兹（Bednorz）和缪勒（Müller）创造性地提出了在La-Ba-Cu-O系化合物中存在高T C超导的可能性。
1987年初，中国科学院物理研究所赵忠贤等在这类氧化物中发现了T C＝48K的超导电性。
同年2月份，美籍华裔科学家朱经武在Y-Ba-Cu-O系中发现了T C＝90K的超导电性。
这些发现使人们梦寐以求的高温超导体变成了现实的材料，可以说这是科学史上又一次重大的突破。
其后，在1988年1月，日本科学家Hirashi Maeda报导研制出临界温度为106K的Bi-Sr-Ca-Cu-O系新型高温超导体。
同年2月，美国阿肯萨斯大学的Allen Hermann和Z. Z. Sheng等发现了临界温度为106K的Tl-Ba-Ca-Cu-O系超导体。
一个月后，IBM的Almaden又将这种体系超导体的临界温度提高到了125K。
1989年5月，中国科技大学的刘宏宝等通过用Pb和Sb对Bi的部分取代，使Bi-Sr-Ca-Cu-O系超导材料的临界温度提高到了130K。
高温超导材料特性测量.pdf
ρ = ρi (T ) + ρ0
（5）
在液氮温度以上时，ρ i（T）>> ρ 0，因此有ρ ≈ρ i（T）．在液氮温度到室温的范围内， 其电阻近似与绝对温度 T 成正比．因此，可以利用这个特性测量温度，不过其电阻的温度 系数比较小，后续的测量电路要求较为灵敏．但在电子技术已有充分发展的今天，这个问 题已经不再是一件困难的事了．
在实际应用中，常选用金属铂．铂的性能稳定，电阻的温度系数较高，不易氧化，线 性好，复现性好，常被用作温度的精密测量，其测量范围的低温端可达 13.81 K．本实验选 用的是薄膜型铂电阻．它是利用薄膜技术，在陶瓷表层用激光喷溅一层金属铂，再经光刻 形成很细的多回形折线，分布在陶瓷表层，从而形成了有一定阻值的铂丝．由于采用了薄 膜技术和在线激光修正技术，产品的体积小，反应快，精度高，一致性好，价格低，因此 获得广泛的使用．其实物照片见图 6．常用的有 Pt100 和 Pt1000，即在 0℃、一个大气压的 标准条件下，阻值为 100.0 欧姆和 1000.0 欧姆．
（6）
其中：
R0 是 0°C 时的 Pt100 的阻值，对于 Pt100 就是 100 欧姆； A = 3.9083 E-3； B = -5.775 E-7；
C = -4.183 E-12 （低于 0°C 时）或 =0 （高于 0°C 时），T 用摄氏度表示．
PN结
Pt100
图 6 二极管和 Pt100 外观图
图 7 漏热式恒温器
【实验仪器】
实验系统包括： 1．漏热式恒温器．恒温器是低温实验装置的核心部分．通常恒温器要根据测量要求专 门设计．本实验选用漏热式恒温器，它的特点是结构简单，不需要高真空系统，但温度的 稳定性较之绝热式恒温器稍差．其结构如图 7 所示．所谓漏热式恒温器，是指安装样品的 恒温铜块和环境之间不处于热绝缘状态，可以通过气体与外壳交换热量，平衡时恒温铜块 取得和外铜壳接近的温度．恒温铜块与外铜壳之间由热导差的薄壁不锈钢管连接．这种结 构可使外铜壳的温度波动对恒温铜块影响减到很小．可以用热阻的概念来考虑温度波动带 来的影响，外铜壳和恒温铜块的热阻很小，热流在上面流动造成的温差很小，所以可看成 是等温体．而它们之间的连接体以及外铜壳的外层空气层的热阻很大，绝大部分温差分配 在这个热阻很大的层面上．这样平衡时恒温铜块上的温度梯度很小，对环境温度扰动的影 响也得到充分的抑制．辐射屏的作用是减少环境辐射的影响，同时也有利于稳定恒温器周 围的气流．所有的测量引线都在恒温铜块上绕了若干圈，以减小引线上的温度梯度．样品 与恒温铜块之间有良好的热接触．以上是漏热式恒温器设计中必须考虑的问题． 2．杜瓦瓶．存放液氮和安放恒温器的容器． 3．恒流电源．提供样品的测试电流，因为样品的阻值在随温度变化，为了保持样品电 流的稳定，很明显，使用恒流电源比使用恒压电源好． 4．接线盒、控温器、微伏电压表和连接线等．
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 。
第三章超导材料-PPT
1986年: LaBaCuO(铜氧化物超导体); Tc达35K;
1987年: YBaCuO; Tc为92K,进入液氮温区;
1993年: HgBaCaCuO; Tc为135K(高压下163K);
有机超导体 1、 电荷转移复合物:最高Tc为12、5K; 2、 掺杂C60:钾掺杂—18K;铷掺杂— 28K;铯铷掺杂— 33K; 氯仿与溴仿结合C60— 117K; 3、 氧化聚丙烯:300K —700K; 4、 掺杂了钾与铷得菲:5K
B B0
Bx B0exp - x
B0 e
X O
磁场强度降为B0/e处距离超导体表面距离,称为穿透深度,通常用 表示; 在X > 区间:认为磁感应强度衰减到零;在0 < X < 区域,磁场可以穿透;
穿透深度约为10-5 ~10-6 cm。
由于超导体得完全抗磁性,在 X > 区域,磁力线不能穿过,因此电流不能由 超导体内通过,只能在表面穿透深度 得范围内流动;
Superconductor
② Hc1< H < Hc2: 超导体失去完全抗磁性,磁力线开始穿过超导体内部;并且随着外磁场得增大,
进入超导体内得磁力线逐渐增多;
Superconductor
H
超导区
正常区
磁力线进入超导体内,说明超导体内部分区域转变为正常态,其余部分仍处于 超导态,称这时得超导体处于混合态;
Schrieffer将电子对得物理图像与当时流行得舞蹈Frug作了类比,在这种 舞蹈中跳舞者在舞池中相互分离,中间隔了许多其它人,但就是她们始终就是一对 。
钉扎作用可以有效得提高临界电流密度Jc,在第二类超导体中产生晶格缺陷或 掺入杂质: ➢ 用各种粒子(中子或各种离子)辐照高温超导体后,其Jc可提高两个数量级; ➢工业生产得NbTi线,临界电流密度2×10-4 ~ 10-5A/cm2,一根没有缺陷得NbTi线, 临界电流密度几乎为零。
高温超导实验
实验高Tc超导材料电阻—温度特性测量【目的要求】1．了解超导体的最基本特性以及判定超导态的基本方法；2．掌握用测量超导体电阻——温度关系测定转变温度的方法；3．了解获得液氦温区温度的基本方法。
【仪器用具】高Tc超导材料电阻—温度特性试验仪。
【原理】超导电性发现于1911年，荷兰科学家翁纳斯（K.Onnes）在实现了氦（4He）气液化之后不久，利用液氦（Lhe）所能达到的极低温条件，指导其学生(GillesHolst)进行金属在低温下电阻率的研究，发现在温度稍低于4.2K时水银（Hg）的电阻率突然下降到一个很小值。
后来有人估计，电阻率的下限为3.6×10-23Ω.cm，而迄今正常金属的最低电阻率大约为10-13Ω.cm。
与此相比，可以认为汞进入了电阻完全消失的新状态—超导态。
我们定义超导体开始失去电阻时的温度为超导转变温度或超导临界温度，通常用T C 表示。
一些金属（如Pb,TC=7.2K）、金属（NbTi, TC=11K）、金属间化合物（如A15结构的Nb3Ge, TC=23.2K）等上千种材料具有超导电性。
超导现象发现以后，实验和理论研究以及应用都有很大发展，但是临界温度的提高一直很缓慢。
1986年以前，经过75年的努力，临界温度只达到23.2K，这一记录保持了差不多12年。
此外，在1986年以前，超导现象的研究和应用主要依赖于液氦作为致冷剂。
由于氦气昂贵、液化氦的设备复杂，条件苛刻，加上4.2K的液氦温度是接近于绝对零度的极低温区等因素都大大限制了超导的应用。
为此，探索高临界温度超导材料成为人们多年来梦寐以求的目标。
1983年，瑞士科学家缪勒（K.A.M. üller）开始从事氧化物超导体的探索性研究。
他和他的合作者柏诺兹（J.Bednorz）于1986年开始在Ba-La-Cu-O系统中作实验。
他们是基于双极化子导致超导电性的考虑着手实验研究的，尽管这种理论并未被认定，但在探索中确实揭示了一条新的线索。
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。
高温超导课件ppt
涨落与关联：涨落与关联是高温超导物理机制中的重 要概念，涨落是指系统中的随机波动，而关联则是指 这些波动之间的相互作用。在高温超导中，涨落与关 联会影响电子的行为，促使它们形成库珀对。
涨落与关联
涨落
涨落是指系统中的随机波动，这些波 动可以影响电子的行为。在高温超导 中，涨落会影响电子的分布和运动状 态，促使它们形成库珀对。
高温超导机理的研究
深入理解高温超导的机理是推动其应用的关键，科研人员正在从微 观角度揭示高温超导的奥秘。
高温超导技术的应用研究
科研人员正在积极探索高温超导材料在不同领域的应用，以推动其 产业化进程。
THANKS
高温超导的特性
总结词
高温超导材料具有高临界温度、高载流能力、低能耗等特性。
详细描述
高温超导材料在临界温度以上表现为正常导体，而在临界温度以下则转变为超导体，实现零电阻状态。由于其高 载流能力，高温超导材料可以传输大电流而不会产生显著的能量损失。此外，由于其低能耗特性，高温超导材料 在电力传输和磁悬浮等领域具有广阔的应用前景。
传输的损耗。
医疗设备
高温超导材料在医疗设备领域也有 广泛应用，如核磁共振成像仪等， 可以提高设备的性能和精度。
交通领域
高温超导材料在交通领域的应用前 景广阔，如磁悬浮列车、高速列车 等，可以提高交通工具的运行速度 和稳定性。
高温超导的研究动态
新型高温超导材料的研发
科研人员正在不断探索新型的高温超导材料，以提高其超导温度 和稳定性。
高温超导课件
目录
• 高温超导简介 • 高温超导的物理机制 • 高温超导材料 • 高温超导的应用前景 • 高温超导的挑战与前景
01
高温超导简介
高温超导的定义
《低温测量技术》课件
01
恒温器是低温测量技术中的核心设备，用于产生和 维持低温环境。
02
常见的低温恒温器有液氮、液氦和稀释制冷机等。
03
恒温器的性能直接影响低温测量结果的准确性和稳 定性。
低温测量仪器的种类与特点
01
低温温度计
用于测量低温环境下物体温度的 温度计，有电阻温度计、热电偶 温度计等。
低温压力计
02
03
低温热导率计
VS
详细描述
低温测量技术在化学研究中具有广泛的应 用价值。通过在低温下测量化学反应的动 力学参数和机理，可以深入了解反应的本 质和规律，为新材料的合成和性质研究提 供重要的实验依据。此外，低温测量技术 还可以用于研究气体分子的吸附和扩散行 为，以及低温物态下的光谱和电学性质等 。
低温测量技术在生物学研究中的应用
低温测量技术面临的挑战与机遇
低温测量技术面临的挑战主要包括温 度范围、测量精度和稳定性等方面的 问题，需要不断探索新的技术手段和 解决方案。
随着科技的不断进步，低温测量技术 在科学研究、能源、环保等领域的应 用越来越广泛，为低温测量技术的发 展提供了广阔的市场空间和机遇。
低温测量技术的未来展望
未来低温测量技术将更加注重智能化、自动化和微型化的发展， 提高测温精度和稳定性，降低能耗和成本。
算等高新技术领域也具有重要应用价值。
02
低温测量技术的基本原理
低温测量技术的物理基础
低温测量技术的物理基础主要包括热力学、统计物理 和量子力学等。这些理论为低温测量技术的发展提供
了重要的理论支持。
量子力学和统计物理在低温测量技术中的应用，使得 我们可以更好地理解物质的微观结构和宏观性质，从
而更好地设计和优化低温测量系统。
超导材料介绍ppt课件
（4）铊超导家族
铊超导家族是高温超导体中最大的家族。又可分为两个分族。 第一个分族的分子通式为Tl2Ba2Can-1CunO2n+4，n=1,2,3…。这个家族有三 个主要成员，即2201相，2212相和2223相。2201相（Tl2Ba2CuO6）的超 导转变温度为90K，2212相（Tl2Ba2CaCu2O8）的超导转变温度为110K。 2223相（Tl2Ba2Ca2Cu3O10）的超导转变温度为125K。因这一分族的每个 成员的分子式里都含有两个Tl原子，在晶体结构上对应两个铊原子层，所 以人们又把这个分族叫做铊双层分族。
第29页
（3）铋超导家族 铋超导家族的化学通式为Bi2Sr2Can-1CunO2n+4，n=2,3。也就是
说这个家族有两个成员，即Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O10。习 惯上称为铋2212相和铋2223相。铋2212相的超导转变温度为85K， 铋2223相的超导转变温度为110K。在铋2223相中，如果用Pb少量 地取代Bi，材料的超导性能会得到改善。
3D Antibonding pz ()
• (quasi) 2D cylinders derived from orbitals • 3D sheets from orbitals • two superconducting gaps:6.8 meV, 1.8 meV
第39页
MgB2的性质
第6页
金兹伯格
莱格特
阿布里科索夫
2003年诺贝尔物理学奖授予美国阿尔贡国家实验室的阿力克谢·阿 布里科索夫、俄国莫斯科莱伯多夫物理研究所的维塔利·金兹伯格 和美国伊利诺斯大学教授安东尼·莱格特，以奖励他们在超导和超 流理论方面的先驱性贡献。
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。
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2019年3月——我国清华大学研制的超导滤波器系统在中 国联通CDMA移动通信基站上现场试验成功。
3．应 用
基本分类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电 应用）和抗磁性应用。
大电流应用——超导发电、超导输电和储能，如超导电动 机、高温超导电缆、超导储能装置等。
电子学应用——超导计算机、超导天线、超导滤波器等。
转换开关 样品电压
10
样品电流
标准电阻
超导样品
图6 实验电路图
① 四引线测量法 电阻测量的原理性电路见图7。
恒流源
VI-
Un
V+ I+
标准电阻Rn
I- V-
Ux
V+ I+
样品Rn
图7 四引线法测量电阻
→ I =Un /Rn
Rx=Ux /I =UxRn /Un
② 铂电阻和硅二极管测量电路 两个电路中电流都是单一的恒流源：1 mA和100 A。实 际测量中，通过微调可分别在100 和10 k的标准电 阻上得到100.00 mV和1.0000 V。
2. 高温超导的发展历史
1986年1月——日本东京大学工学部将Tc提高到37 K。 1986年12月——中科院物理所赵忠贤等人将Tc提高到
48.6 K。 1987年1月——日本川崎国立分子研究所将Tc提高到43 K；
不久日本综合电子研究所将Tc提高到46 K 和53 K。 1987年2月——美国休斯顿大学的朱经武将Tc提高到90 K。
一. 实验及应用背景介绍
1. 背景介绍
超导电现象——在足够低的温度下，某些物质的电阻 突然变为零的现象。
Kamerlingh
超导电现象是荷兰莱顿大学的物理学 家卡麦林·昂内斯（Heike
Onnes,1853—1926）和他的同事们于 1911年在液氦环境中（≈4.2 K）测 量水银的电阻时发现的。为了表彰他 的这项发现以及他对低温下物质的研 究，他被授予1913年诺贝尔物理学奖。
抗磁性应用——超导磁体、超导磁悬浮、热核聚变反应 堆等。
二．实验目的和教学要求
1．了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法。 2．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．了解液氮的使用和低温温度控制的一些简单方法。
三．实验原理
1. 高临界温度超导电性
Tc————临界温度 Bc————临界磁场 jc————临界电流密度
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
T/K
图2 铂的电阻－ 温度关系
(2) 半导体电阻以及pn结的正向电压随温度的变化
见图3和图4。
压
向V 电
IV
III II
I
2
l nR
正
砷化镓
1
硅
lnT
图3 半导体的电阻－温度关系
0
100 200 300 400
T /K
图4 二极管的正向电压－温度关系
在液氮正常沸点到室温范围内，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 或 T(R)= aR+b
其中A、B和a、b是常量（已
知）。铂的电阻－温度关系 见图2。
R /
d d
R T
×1
0
-4/ /K )
10
D/3
dR
50
dT
40
5
R
30
20
铂 R (0℃ )=50 10
常引进Tc,onset、Tc0和Tcm三个物理量，一般超导转变温度Tc 是指Tcm。超导体的电阻－温度转变曲线见图1。
2.迈斯纳效应
无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<Tc，超 导体内部的磁感应强度Bi总
为零，这就是迈斯纳效应。
R R n(T)
T c ,onse t
直流数字电压表 (1 0 0V)
1 0 0
P t电流
转换开关 P t电压
1 0 k
SiD电流
转换开关 SiD电压
标准电阻
铂电阻温度计( Pt) 标准电阻
硅二极管温度计( SiD)
直流稳压电源 (0 -5 V) V
2 5 加热器
恒流源 + - (-100mA)
直流数字电压表 P Z158(1V)
温差电偶
1. 仪器用具
四．实验仪器和装置
低温恒温器、不锈钢杜瓦容器和支架、PZ158型直流数字 电压表、BW2型高温超导材料特性测试装置（电缆和若干根两头带 有香蕉插头的连接导线。
低温恒温器和杜瓦容器的结构见图5。
2．实验装置和电测量线路
本实验的测量线路见图6。主要 由铂电阻、硅二极管和超导样 品等测量电路构成。
超导电性——某些物质在低温条件下具有电阻为零和排斥 磁力线的性质。至今已发现有28种元素、几 千种合金和化合物具有超导电性。
超 导 体——具有超导电性的物质称为超导体。超导体 同时具有零电阻和完全抗磁性这两个独特 的性质。对于超导体，存在一个超导转变 温度（又称为临界温度）Tc 。
高温超导——在较高温度下具有超导电性的某些物质叫高 温超导。（这里所指的较高温度是与1986年 前的临界温度23.2 K相比的）。
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。
┇ 2000年12月——世界上首辆高温超导磁悬浮实验车在西南
由图3可知，在大部分温区中，半导体具有负的电阻温度 系数。
在恒定电流下，硅和砷化镓二极管pn结的正向电压随着温 度的降低而升高，见图4。
(3) 温差电偶温度计
当两种金属导线联成回路，并使两个接触点维持在不同 的温度时，该回路中就存在温差电动势。若将其中一个 接触点固定在一个已知的温度，如液氮的沸点77.4 K， 则可由测得的温差电动势确定回路的另一接触点的温度。
T cm
－12 Rn ( T )
T c0
T
图1 超导体的电阻－ 温度转变曲线
3．低温温度计 (1) 金属电阻随温度的变化
当金属纯度很高时，总电阻可近似写成
R = R i (T)+R r
R i (T)——由电子的运动受到晶格散射而出现的电阻； R r ——由杂质散射造成的。 在液氮温度以上，Ri (T)>>Rr，故有R≈Ri (T)。
引线插座 引线拉杆 拉杆固定螺母 拉杆固定螺栓 有机玻璃盖
不锈钢杜瓦容器 上挡板 紫铜圆筒上盖 锰铜加热器线圈 紫铜圆筒 紫铜恒温块 超导样品 可调式定点液面计 下挡板 温差电偶和液面计
(参 考 点 ) 液氮
图5 低温恒温器和杜瓦容器 的结构
恒流源 + - (1mA)
直流数字电压表 (1 0V)
恒流源 + - (100A)