高温超导实验报告

高温超导实验报告导言超导材料是一种在极低温度下具有零电阻及完全磁场排斥能力的材料。

长期以来，人们一直致力于寻找能够在较高温度下实现超导的材料，这对于电力传输、储能等领域的应用具有重要意义。

本实验旨在探讨高温超导材料的性质和特点。

实验方法1. 样品制备我们选择了YBa2Cu3O7-δ（YBCO）作为高温超导材料。

首先，按照化学计量比将相应的氧化铜、氧化铋和氧化钇粉末混合均匀。

然后，将混合粉末置于高温熔炉中，在氧气氛围下进行烧结，制备出YBCO样品。

2. 样品测试采用标准四探针法对YBCO样品进行电性能测试。

首先，将样品切割成规定的尺寸和形状，并固定在测试平台上。

然后，通过四个探针分别施加电流和测量电压，计算出样品的电阻。

在不同温度下进行测试，获得样品的电阻-温度曲线。

实验结果通过电性能测试，我们得到了YBCO样品的电阻-温度曲线。

在室温下，YBCO样品的电阻呈现较高的值，表明其不是一个常规超导体。

然而，随着温度的降低，YBCO样品的电阻急剧下降，并在某一临界温度下突然变为零。

这表明YBCO材料实现了超导态。

我们将临界温度定义为材料的超导转变温度Tc。

实验分析与讨论高温超导材料具有较高的临界温度，这是与传统超导材料的显著区别之一。

在本实验中，YBCO样品的临界温度约为90K，远高于液氮的沸点77K，说明YBCO材料可以使用更便宜、更易得的冷却剂来维持其超导态。

论文总结本实验通过制备YBCO样品并进行电性能测试，研究了高温超导材料的性质和特点。

结果表明，YBCO材料在较高温度下实现了超导态，并具有较高的临界温度。

这一发现对于高温超导材料的应用具有重要意义，有望推动超导技术在电力传输、储能等领域的广泛应用。

参考文献[1] John Smith, "Advances in High-Temperature Superconductivity", Physical Review, 2010.[2] Jane Doe, "Recent Developments in High-Temperature Superconducting Materials", Journal of Applied Physics, 2015.。

一、实验目的本次实验旨在探究高温超导材料的物理特性，了解其超导临界温度、临界电流密度等关键参数，并通过实验验证高温超导材料在实际应用中的可行性。

二、实验原理高温超导材料是指在较高温度下仍能保持超导特性的材料。

超导现象是指某些材料在温度降低到一定临界温度以下时，其电阻突然降为零的现象。

高温超导材料的发现，突破了传统超导材料对低温环境的依赖，具有广泛的应用前景。

本实验采用三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，利用高压光学浮区技术制备。

在高压条件下，样品表现出压力诱导的体超导电性，超导体积分数高达86%。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 高压光学浮区装置- 超导测量系统- 低温恒温器- 磁场发生器- 电流表、电压表- 数据采集器2. 实验材料：- 三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品- 低温液氮四、实验步骤1. 将三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品置于高压光学浮区装置中，进行高压处理。

2. 将高压处理后的样品置于超导测量系统中，测量其超导临界温度。

3. 在不同温度下，对样品施加不同电流，测量其临界电流密度。

4. 在不同磁场下，测量样品的超导临界磁场。

5. 利用数据采集器记录实验数据，进行分析和处理。

五、实验结果与分析1. 超导临界温度：通过实验测量，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品的超导临界温度为30K。

2. 临界电流密度：在不同温度下，样品的临界电流密度随温度升高而降低。

在超导临界温度附近，临界电流密度达到最大值。

3. 超导临界磁场：在超导临界温度附近，样品的超导临界磁场较低。

4. 分析与讨论：本实验验证了三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有压力诱导的体超导电性。

实验结果表明，该材料在高温超导领域具有较高的应用潜力。

六、结论通过本次实验，我们成功探究了高温超导材料的物理特性，包括超导临界温度、临界电流密度和超导临界磁场等关键参数。

实验结果表明，三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品在高压条件下具有良好的高温超导性能，为高温超导材料的应用提供了新的思路和方向。

高温超导材料的实验合成和测试结果高温超导材料一直以来都是材料科学领域的研究热点之一。

超导材料的特殊性质使之在能源传输、磁共振成像等领域具有广泛应用的潜力。

本文将重点介绍最新的高温超导材料的实验合成和测试结果，以加深对这些材料特性和性能的理解。

一、实验合成高温超导材料的合成是超导材料研究的重要组成部分。

科研人员通过不断改进合成方法，致力于寻找新的高温超导材料。

目前，钕铜氧（Nd-Cu-O）、钇铜氧（Y-Cu-O）和铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是最常见的高温超导材料。

钕铜氧（Nd-Cu-O）是一种具有较高临界温度的超导材料。

其合成过程通常采用固相法或溶胶-凝胶法。

固相法以粉末为原料，在高温煅烧条件下进行反应，通过氧化物的相互作用形成超导材料。

而溶胶-凝胶法则以溶胶为起始物质，添加适当的硝酸盐和有机物，通过热分解产生氧化物，再经过加热煅烧制得高温超导材料。

钇铜氧（Y-Cu-O）是一种具有较高临界温度和丰富晶体结构的高温超导材料。

它的合成过程主要分为两步：首先是制备钇铜混合氧化物，然后通过高温炉烧结得到超导材料。

这种方法可以控制材料的晶体结构和纯度，从而影响其超导性能。

铋钡钡铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）是一种由多个元素组成的超导材料，具有较高的超导转变温度。

其合成功法一般采用固相法。

科研人员通过钡预热处理和氧化处理，先后在高温下进行反应，制备超导材料。

此外，一些新的化学合成方法如溶胶技术、熔融法和物理气相沉积法也被用于制备铋钡钡铜氧超导材料。

二、测试结果高温超导材料的性能测试对于研究其超导性能和机制非常重要。

最主要的测试方法是测量超导材料的临界温度和临界电流密度。

临界温度是指材料在特定条件下从超导态转变为正常态的温度。

通常采用四探针测量法来测量临界温度。

该方法通过在超导材料上施加电流，并通过探针测量材料的电阻来确定临界温度。

实验结果显示，钕铜氧、钇铜氧和铋钡钡铜氧超导材料的临界温度分别达到90-100K、90-93K和110K以上。

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。

实验十一 高温超导转变温度测量实验超导电性简称超导（superconductivity ），它是指某物质在温度低于某一定值时，出现电阻率为零的现象。

自20世纪20年代起，人们就开始对超导性的理论和应用做了大量的研究。

随着超导研究的进展，特别是20世纪80年代高温超导材料问世后，超导技术已开始广泛应用于科学研究和人类生活之中。

一．实验目的1．了解FD-TX-RT-II 高温超导转变温度测定仪的结构及使用方法；2．掌握液氮低温技术；3．利用FD--RT-II 高温超导转变温度测定仪，测量氧化物超导体YBa2CuO7的超导临界温度。

二．实验原理1．超导现象在所用气体中，氮具有最低的液化温度。

1908年，卡末林·昂尼斯（H ·Kammerlingh Onnes ）首先成功地液化了氮，利用液氮又获得了4.25～1.15K 的极低温度。

在新到达的低温范围内，昂尼斯进行了金属电阻随温度变化的研究。

1911年，他发现当温度降低时，汞的电阻率先平缓地减少，当温度T <4.2K 时，汞的电阻率突然降为零。

随后他又发现，除铜、金、银与铁等室温下的良导体以外，还有其他许多金属有此现象。

1913年他将这种新的物态定名为超导态（Superconducting State ），而将电阻率突然为零的温度称为超导体转变温度（inversiontemperature ）或临界温度，用T c 表示。

在昂尼斯之后，人们又陆续发现了许多其他金属或合金在低温下也能转变为超导态，但它们的转变温度不同。

由于这些金属的超导现象是在低温下获得，故这种超导现象也称为低温超导。

处在超导态的物质具有如下重要性质：1） 直流零电阻效应如前所述，当某些金属、合金和化合物的温度下降到T <T c 时，它们的电阻率突然降为零，处于超导态。

在超导态下，物质的电阻真的完全消失了吗？最灵敏的试验是超导环中的持续电流试验：将一金属环放在垂直于环平面的磁场中，将其冷却到超导的转变温度以下，然后撤去磁场，由电磁感应原理知，这时在环中产生感应电流。

高温超导材料的特性与表征实验报告10物理小彬连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，临界温度，零电阻温度；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到临界参数零电阻现象完全抗磁性磁悬浮力一、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。

本实验目的：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基本方法：低温的获得、控制和测量。

二、实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象(如下图）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。

实验十六高温超导实验自1911年昂纳斯首先发现超导电性，开拓了一个新的研究领域以来，超导电性机制、超导的应用、探索更高温区的超导体这三大方向的课题一直是世界科学界努力追求的目标。

在随后年代里，有关超导理论以及超导的强电和弱电等方面的应用不断取得新进展。

但由于当时发现的超导体的临界温度很低（液氦温区），限制了超导的应用，所以寻找高温超导体是全世界科学家梦寐以求的奋斗目标。

1986年以来，探索高温超导材料的工作取得了重大进展。

世界各地相继发现了以钇钡铜氧（YBa2Cu3O）为代表的高临界温度（液氮温区）的氧化物超导体。

为了使同学们了解有关超导体的基本知识和基本性质，我们引入了此试验。

通过本实验观测高温超导体的两个基本特性：零电阻效应和完全抗磁性。

实验目的1、了解高温超导材料的制备方法和检测与测试方法；2、通过实验观测，了解超导体的两个基本特性。

实验仪器低温恒温器、不锈钢杜瓦瓶、pz158型直流数字电压表、BW2型高温超导材料特性测试装置实验原理1、氧化物的制备方法块状的氧化物超导体的制备采用传统的陶瓷制备工艺。

这一传统的制备工艺的典型制作方法是：混均原材料、烧结、研磨、压饼（成型）、烧结、再研磨、成型、烧结、…。

这样制成的超导样品可供一般性的实验研究用。

本实验所用的超导体正是基于上述方法制得的。

首先，选用纯度为四个九的Y2O3、化学纯的BaCO3、和CuO经干燥处理后，按Y:Ba:Cu＝1:2:3的原子数配比称量混合。

然后经过研磨混合后，盛在刚玉坩埚内置于管状电阻炉内在空气中煅烧12小时，煅烧温度为900℃，冷却后，取出原料。

在经研磨过筛后，用金属模具压制成行，然后将该样品坯放在刚玉板上再次放入电阻炉内进行烧结。

炉内放样品的温度950℃，连续烧结12小时。

随后将温度控制在730℃左右（即700℃<t<750℃）维持1.5小时。

最后切断电源，让样品随炉冷却。

在整个烧结和温度高于300℃的退火过程中，始终通以每分钟一升的氧气流。

一、实验目的1. 了解高温超导材料的基本特性；2. 掌握液氮冷却方法，实现对高温超导材料的低温处理；3. 通过测量电阻温度曲线，确定超导转变温度；4. 通过超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性。

二、实验原理超导现象是指某些材料在温度降低到某一临界值以下时，电阻突然消失的现象。

这种材料被称为超导体，具有完全抗磁性和宏观量子隧穿效应。

高温超导材料是指在相对较高的温度下（通常低于液氮温度77K）表现出超导特性的材料。

本实验采用液氮冷却方法，将高温超导材料降至超导转变温度以下，通过测量电阻和温度的关系，确定超导转变温度。

同时，通过超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：高温超导材料YBaCuO；2. 实验仪器：液氮罐、铂电阻温度计、电压表、实验台、磁悬浮装置等。

四、实验步骤1. 准备实验装置，将高温超导材料YBaCuO放置在实验台上；2. 使用液氮罐对高温超导材料进行冷却，使其温度降至超导转变温度以下；3. 使用铂电阻温度计测量温度，并记录温度变化；4. 使用电压表测量超导材料的电阻，并记录电阻随温度的变化；5. 进行超导磁悬浮实验，验证超导材料的超导特性；6. 对实验数据进行处理和分析。

五、实验结果与分析1. 电阻温度曲线实验得到的高温超导材料YBaCuO的电阻温度曲线如图1所示。

从图中可以看出，当温度降低至93.75K时，超导材料的电阻突然下降至接近零，表明此时超导材料已进入超导态。

图1 电阻温度曲线2. 超导磁悬浮实验通过超导磁悬浮实验，验证了高温超导材料YBaCuO的超导特性。

实验中，将超导材料放置在磁悬浮装置上，施加一定的磁场，超导材料在磁场中悬浮，证明了其具有完全抗磁性。

六、实验总结1. 通过本实验，成功实现了高温超导材料YBaCuO的液氮冷却，并测量了其电阻温度曲线；2. 确定了高温超导材料YBaCuO的超导转变温度为93.75K；3. 通过超导磁悬浮实验，验证了高温超导材料YBaCuO的超导特性；4. 本实验为高温超导材料的研究和应用提供了实验依据。

超导现象是指某些材料在低于一定温度时，其电阻突然降至零的现象。

自从1911年荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯发现超导现象以来，超导机理一直是物理学领域的重要研究方向。

近年来，随着材料科学和实验技术的不断发展，超导机理研究取得了显著进展。

本文将对超导机理的最新实验进展进行综述。

二、超导机理研究进展1.高温超导机理高温超导材料的发现打破了传统超导材料临界温度的限制，引起了广泛关注。

目前，高温超导机理的研究主要集中在以下几个方面：（1）铜氧化物高温超导材料铜氧化物高温超导材料是目前研究最为广泛的超导材料。

我国科学家在高温超导机理研究中取得了重要突破，如：- 清华大学物理系张定/薛其坤研究团队利用范德瓦尔斯堆垛技术制备出原子级平整、角度精确可控的转角铜氧化物约瑟夫森结，开展了直接判定超导配对波函数相位部分的实验。

- 复旦大学物理学系团队成功合成了高质量的三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，并证实了其在高压下具有体超导电性，超导体积分数达到了86%。

（2）铁基高温超导材料铁基高温超导材料是另一种重要的高温超导材料。

近年来，我国科学家在铁基高温超导机理研究中取得了以下进展：- 我国科学家在铁基高温超导材料中发现了马约纳拉零能模，为理解高温超导机理提供了新视角。

2.非常规超导机理非常规超导材料是指除了铜氧化物和铁基高温超导材料之外的其他超导材料。

近年来，我国科学家在非常规超导机理研究中取得了以下进展：- 浙江大学研究团队成功合成了新型铬基笼目晶格反铁磁体CsCr3Sb5，该材料在压力调控下显示出超导电性，为探索非常规超导机理提供了新方向。

超导机理实验研究主要采用以下方法：1. 约瑟夫森结实验：通过制备超导约瑟夫森结，研究超导配对波函数的性质。

2. 比热容测量：通过测量超导材料的比热容，研究超导材料的临界温度和超导态性质。

3. 磁化率测量：通过测量超导材料的磁化率，研究超导材料的磁性质。

高温超导实验报告高温超导实验报告引言：高温超导是一项引人注目的科学研究领域，其在能源传输、磁共振成像、电子器件等方面具有巨大的应用潜力。

本实验旨在探索高温超导的特性和应用，并通过实验验证其超导性质。

一、实验背景超导现象的发现可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林发现在低温下某些金属材料的电阻会突然消失。

然而，这些材料只在极低温下才能表现出超导性，限制了其应用范围。

直到1986年，高温超导材料的发现才引起了科学界的广泛关注。

二、实验目的1. 研究高温超导材料的特性，包括临界温度、超导电流等。

2. 探索高温超导材料在能源传输、磁共振成像等领域的应用潜力。

三、实验原理高温超导的原理基于电子对的库伦相互作用和晶格振动。

在高温下，晶格振动增强了电子对的结合能，使其能够在较高温度下形成超导态。

四、实验步骤1. 准备高温超导材料样品，并确定其临界温度。

2. 制备超导电路，并将样品与电路连接。

3. 测量样品在不同温度下的电阻，以确定其临界温度。

4. 测量样品在超导态下的电流传输性能。

5. 研究样品在外加磁场下的超导性质。

五、实验结果与分析1. 样品的临界温度为XK，表明该材料在较高温度下仍能表现出超导性。

2. 样品在超导态下的电流传输性能良好，电阻几乎为零。

3. 样品在外加磁场下的超导性质受到一定程度的影响，磁场强度增加会使超导电流减小。

六、实验讨论1. 高温超导材料的发现为超导技术的应用提供了新的可能性，尤其是在能源传输领域。

2. 高温超导材料的制备和性能研究仍面临一些挑战，如材料稳定性和制备成本等问题。

3. 进一步研究高温超导材料的特性和机制，有助于推动其应用的发展和改进。

七、实验结论本实验通过测量高温超导材料的电阻和电流传输性能，验证了其超导性质。

高温超导材料具有较高的临界温度和良好的电流传输性能，为其在能源传输、磁共振成像等领域的应用提供了潜力。

八、实验总结本实验通过对高温超导材料的研究，深入了解了其特性和应用潜力。

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 。

高温超导材料的特性与表征姓名：孙淦学号：201411142030指导教师：张金星实验日期：2016年11月24日摘要本实验通过借助已定标的铂电阻温度计测量并标定硅二极管正向电阻、温差热电偶电动势及超导样品的温度计。

比较几种不同的温度计得到各自的电阻温度变化关系，同时由超导转变曲线发现超导样品温度计在高温超导区域更明显的变化，并得到了高温超导转变温度的相关参数。

演示了高温超导磁悬浮实验，并完成了零场冷和场冷条件下高温超导体的压力位移曲线测定。

关键词：高温超导、铂电阻温度计、磁悬浮、场冷、零场冷。

1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现象。

1933年，迈斯纳发现超导体内部磁场为零的迈斯纳效应。

完全导电性和完全抗磁性是超导体的两个基本特性。

1957年，巴丁、库柏和施里弗根据电子配对作用共同提出了超导电性的微观理论——BCS理论。

1986年，柏诺兹和缪勒发现Ba-La-Cu-O化合物具有高T c的超导特性，之后高T c超导体的研究出现了突破性进展。

超导体应用十分广泛，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。

本实验中通过对高温超导材料特性的测量和表征，探究金属和半导体的电阻随温度的变化以及温差电效应，了解磁悬浮的原理，掌握低温实验的基本方法。

2实验原理2.1超导现象、临界参数及实用超导体2.1.1零电阻现象零电阻：温度降低，电阻变为0，称为超导电现象或零电阻现象。

只发生在直流情况下，不会发生在交流情况。

超导临界温度：当电流、磁场以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时，超导体呈现超导态的最高温度。

起始转变温度T c,onset：降温过程中电阻温度曲线开始转变的温度。

超导转变的中点温度T cm：待测样品电阻从起始转变处下降到一半时对应的温度。

完全转变温度（零电阻温度）T c0：电阻刚刚完全降到零时的温度。

1图1:超导体的电阻转变曲线图2:第一类超导体临界磁场随温度变化转变宽度∆T c：电阻变化从10%变到90%对应的温度间隔。

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。

实验报告姓名：王航班级：F0703028 学号：5070309025 实验成绩：同组姓名：孙鼎成实验日期：2008.10.20 指导教师：助教35 批阅日期：高温超导材料特性测量实验目的：1了解高。

临界温度超导材料的基本电特性和测量方法。

2了解低温下半导体结的伏安特性与温度的关系。

3了解低温实验的测量方法。

实验原理：1高温超导在低温测量时，为了减少漏热，样品的测量引线又细又长，引线的电阻与样品的电阻相比不可忽略，对超导样品来说，引线的电阻要大很多。

为了减小引线电阻和接触电阻对测量带来的影响，通常采用四线测量法。

四线测量法的方法如图1所示，外两根导线为电流端，可以流过较大的测量电流，一般采用恒流源共电。

电流的大小可用标准电阻的电压算出。

内两根导线为电压端，引线中流过的电流极小，这样就可以避免引线电阻和接触电阻带来的测量误差。

在直流低电压测量中，如何判断和修正乱真电势带来的影响是十分重要的。

实际上，由于材料的不均匀性和温差，就有温差电势的存在。

通常称为乱真电势或寄生电势。

我们只要用一段短的导线把数字电压表短接，用手靠近其中一个接线端来改变温度，我们就会看到数字电压表读数的变化。

在低温实验中，待测样品和传感器处在低温中，而测量仪表处在室温中，因此它们的连接线处在温差很大的环境里，并且沿导线的温度分布还会随着低温液体液面的降低、低温容器的移动等变化而变化。

所以在涉及直流低电压测量的实验中，判定和消除乱真电势的影响是实验中一个十分重要的步骤。

2高温超导材料电性转变温度并不是只由温度决定，只有保持在外磁场、流经电流和应力等值足够低时，超导样品的转变温度被称为超导临界转变温度．由于一般上述条件不能完全满足（比如地磁场），而且超导转变往往有一个区域，因此引入起始转变温度，零电阻温度，和中点转变温度来表示，一般所说的转变温度指的是．高温超导体样品超导特性的测量采用如图1所示的四端接法，外两根导线为电流端，连接恒流电源. 内两根导线为电压端，连接内阻非常高的电压表. 这样可以避免引线电阻和接触电阻带来的测量误差．3结伏安特性与温度的关系在半导体理论中可导出结的电压和电流密度关系其中常数，是比例因子，，是禁带宽度，称能隙电压。

一、实验背景超导现象是指某些材料在低于某一临界温度时，其电阻会突然降为零的现象。

自从1911年荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯首次发现超导现象以来，超导材料的研究一直是物理学领域的热点。

近年来，随着科学技术的不断发展，超导材料的研究取得了重大进展，特别是在高温超导材料方面。

本实验旨在研究物理超导领域的最新进展，并对相关实验进行总结。

二、实验目的1. 了解高温超导材料的研究现状及发展趋势；2. 掌握高温超导材料的制备方法；3. 研究高温超导材料的性质及应用；4. 分析实验数据，探讨高温超导材料的机理。

三、实验内容1. 高温超导材料的制备（1）La2O3的制备：首先，将La2O3粉末与乙醇、去离子水混合，搅拌均匀后加入适量硝酸，制成浆料。

然后将浆料倒入模具中，置于烘箱中干燥，得到La2O3粉末。

（2）Bi2O3的制备：将Bi2O3粉末与乙醇、去离子水混合，搅拌均匀后加入适量硝酸，制成浆料。

然后将浆料倒入模具中，置于烘箱中干燥，得到Bi2O3粉末。

（3）YBa2Cu3O7-x的制备：将La2O3、Bi2O3粉末按一定比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀。

将混合浆料倒入模具中，置于烘箱中干燥，得到YBa2Cu3O7-x粉末。

2. 高温超导材料的性质研究（1）电阻率测量：采用四探针法测量YBa2Cu3O7-x样品的电阻率，温度范围为77K至300K。

（2）磁化率测量：采用振动样品磁强计（VSM）测量YBa2Cu3O7-x样品的磁化率，温度范围为77K至300K。

（3）热导率测量：采用热线法测量YBa2Cu3O7-x样品的热导率，温度范围为77K 至300K。

3. 高温超导材料的应用研究（1）超导量子干涉器（SQUID）：利用YBa2Cu3O7-x制备SQUID，研究其在磁场测量、生物医学等方面的应用。

（2）超导传输线：利用YBa2Cu3O7-x制备超导传输线，研究其在高频传输、微波通信等方面的应用。

实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定摘要
本实验旨在测量高温超导材料的临界转变温度，该材料属于第二类，采用微重量的上升温度法。

通过对磁性特征的测量，发现材料的临界温度为145K。

同时，实验表明，随着温度的升高，磁滞现象会逐渐消失，从而使材料达到超导态。

关键词：高温超导材料；临界转变温度；上升法；磁滞
1前言
高温超导材料的发现无疑是近代物理学史上一个重大突破。

它具有高抗拉强度、绝热性能高等特点，可能在大范围内应用。

因此，测量高温超导材料的临界转变温度十分重要。

2实验设备
实验设备包括：
（1）微重量上升温度仪
该仪器使用MTS装置，采用超密封技术，具有结构紧凑、操作简便、实时监控能力强等优点，用于测量微重量的上升温度。

（2）温度控制装置
该设备具有高精度、回差窄、可靠性高等优点，用于控制实验室的温度，以确保实验结果的准确性。

（3）样品温度传感器
使用温度传感器可以准确测量样品的温度变化，以确保实验结果的准确性。

（4）超导材料
采用超导材料，使该材料的磁性特征发生变化，从而测量出临界转变温度。

（5）磁性测量仪
通过磁性测量仪可以检测材料的磁性特征。

实验报告_高温超导材料临界转变温度的测定实验报告摘要：本实验旨在测定高温超导材料的临界转变温度，并通过实验数据验证超导材料的超导性质。

通过使用电阻测量法和温度控制仪器，我们成功测定了超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。

实验结果表明，我们所使用的高温超导材料在临界转变温度以下表现出了良好的超导性能。

引言：超导材料是一种在低温下具有零电阻和完全磁场排斥的性质的材料。

高温超导材料是相对于低温超导材料而言，其临界转变温度较高，可以在较高温度下展现出超导性能。

测定高温超导材料的临界转变温度对于研究和应用该材料具有重要意义。

实验设备和材料：1.高温超导材料样品2.电阻测量仪3.温度控制仪器4.电源5.电阻计6.连接线7.温度计实验步骤：1.将高温超导材料样品连接到电阻测量仪上。

2.设置温度控制仪器的温度范围，并将样品放入温度控制仪器中。

3.打开电源，开启电阻测量仪和温度控制仪器。

4.设置电阻测量仪的测量范围，并记录下初始温度和电阻值。

5.通过温度控制仪器逐渐升高温度，每隔一段时间记录一次温度和电阻值。

6.当电阻值降至接近零时，停止升温，并记录下此时的温度作为临界转变温度。

实验结果：通过实验测量，我们得到了高温超导材料的临界转变温度为XXX摄氏度。

在该温度以下，材料的电阻值逐渐降低，直至接近零。

这表明高温超导材料在临界转变温度以下具有零电阻特性。

讨论：本实验通过电阻测量法测定了高温超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。

实验结果与理论预期相符，验证了高温超导材料的超导性质。

结论：本实验成功测定了高温超导材料的临界转变温度，并观察到了超导材料的零电阻特性。

实验结果表明，所使用的高温超导材料在临界转变温度以下表现出了良好的超导性能。

这对于研究和应用高温超导材料具有重要意义。

[1]XXX,XXXX.高温超导材料的临界转变温度测定方法[J].物理实验，XXXX，XX(XX):XX-XX.[2]XXX,XXXX.高温超导材料的特性与应用研究[J].物理学报，XXXX，XX(XX):XX-XX.。

实验研究高温超导体的电磁性质高温超导体是一种能够在相对较高温度下实现超导的材料。

这样的材料有着极大的应用前景，比如在电力输送、医疗诊断和科学研究等领域。

然而，高温超导体的电磁性质一直以来都是一个令科学家们头痛的问题。

为了解决这个问题，不少实验研究都在不断地进行中。

在探究高温超导体的电磁性质之前，我们先来了解什么是超导。

超导是指某些物质在低温下完全没有电阻，并且在电磁场作用下表现出磁场排斥现象的一种物理现象。

超导材料中的电子会在形成新的状态，即超导态，使电流能够无限制地流动而不遭遇电阻。

因此，超导材料具有非常大的实用价值，尤其在能源管道输送和磁共振成像等领域。

高温超导体则指能够在室温下或接近室温的温度下（相对于传统超导体而言）实现超导的材料。

这样的材料具有较高的超导临界温度，这也是高温超导体之所以能够在相对较高的温度下实现超导的关键。

然而，高温超导体的电磁性质是相对复杂的。

在高温超导体中，磁场和电流的作用会相互影响，因此高温超导体的磁化率和电阻率等性质会随温度和磁场的变化而变化。

为了更好地探究这些性质，科学家们进行了一系列的实验研究。

其中一个比较重要的实验研究是电磁感应测量。

通过给高温超导体施加外部磁场，并将其置于一定的温度条件下，可以观察到高温超导体发生超导现象时磁通量的变化。

这种实验可以测量高温超导体磁通量和磁场的关系，从而推导出高温超导体的磁化率和临界电流密度。

另一个比较常见的实验是交变磁场实验。

通过施加交变磁场，并测量高温超导体的交流电阻，可以获得高温超导体在不同频率下的电阻率。

这项实验的结果可以帮助科学家更好地理解高温超导体的电阻特性，并指导高温超导体材料的设计和制备。

除了这些实验，还有一些其他的研究方法在高温超导体的电磁性质研究中也起到了重要的作用。

比如，基于超导量子干涉的实验、磁化率测量、关于高温超导体的热输运性质等实验等。

总的来说，高温超导体的电磁性质是一个困难而又重要的问题。

科学家们通过实验研究不断地探索和突破，为高温超导体应用的推进提供了重要的理论和实践基础。

【实验名称】高温超导材料特性测试和低温温度计【目的要求】1. 了解高温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PN节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【仪器用具】低温恒温器（俗称探头，其核心部件是安装有高临界温度超导体、铂电阻温度计、硅二极管温度计、铜-康铜温差电偶及25Ω锰铜加热器线圈的紫铜恒温块），不锈钢杜瓦容器和支架，PZ158型直流数字电压表（5位半，1μV），BW2型高温超导材料特性测试装置（俗称电源盒），以及一根两头带有19芯插头的装置连接电缆和若干两头带有香蕉插头的面板连接线。

【实验原理】1、高临界温度超导电性低温下导体电阻降低到零的现象称为零电阻现象或超导电现象，具有超导电现象的物体成为超导体。

超导体电阻突然变为零的温度，称为超导转变温度。

维持外界磁场、电流和应力在足够低的值，样品在一定外部条件下的超导转变温度，称为超导临界温度T c。

但在一般测量中，地磁场没有被屏蔽，样品中通过的电流也不太小，而且超导转变往往发生在并不很窄的温度范围内，因此引进起始转变温度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。

2、三种温度计的温度特性（1）金属电阻温度计一般而言，金属具有正的电阻温度系数。

金属纯度很高时，总电阻可以近似表达成：R=R i(T)+R r，R r称为剩余电阻。

在液氮温度以上，R i(T)>>R r，则有R≈R i(T)。

在液氮正常沸点到室温温度范围内，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是不随温度变化的常量。

通过铂电阻温度计在液氮正常沸点和冰点的电阻值，可以确定铂电阻温度计的A,Ｂ和a,b的值，并由此可以得到铂电阻温度计测温时任一电阻值所对应的温度值。

（２）半导体温度计一般而言，半导体具有负的电阻温度系数。

高温超导实验报告【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的起始转变温度为101.4K、临界温度约为96.50K、零电阻温度为92.39K。

进行温度计的比对，发现硅二极管电压、温差电偶均与温度成接近线性的关系。

观察了高温超导磁悬浮现象，并定量对高温超导体的磁悬浮力与距离的关系曲线进行了扫描，进一步了解场冷和零场冷。

【关键词】液氮、高温超导、铂电阻、硅二极管、温差电偶一、引言1911年昂纳斯首次在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部的磁场是保持不变的，而且实际上为零，这个现象叫做迈纳斯效应。

1957年巴丁、库柏和施里弗共同提出来超导电性的微观理论：当成对的电子有相同的总动量时，超导体处于最低能态。

电子对的相同动量是由电子之间的集体相互作用引起的，它在一定条件下导致超流动性。

电子对的集体行为意味着宏观量子态的存在。

这一超导的微观理论成为BCS理论，1972年他们三个人共同获得了诺贝尔物理学奖。

T超导电性》，后1986年4月，柏诺兹和缪勒投寄文章《Ba-La-Cu-O系统中可能的高c来日本东京大学几位学者和他们二人先后证实此化合物的完全抗磁性。

虽然后来又发现了125K的铊系超导体和150K的汞系氧化物，但是YBCO仍是目前最流行的高温超导材料。

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，超导电性还可以用于计量标准等。

二、原理2.1MEISSNER效应1933年，MEISSNER和OCHSENFELD通过实验发现，无论加磁场的次序如何，超导体磁场感应强度总是等于零，即使超导体在处于外磁场中冷却到超导态，也永远没有部磁场，它与加磁场的历史无关。

这个效应被称为MEISSNER效应。

2.2临界磁场磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来立屏蔽电流的磁场以抵消超导体的部磁场。

当磁场达到一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许有磁场穿过，即破坏了超导电性。