高温超导材料特性测试实验报告

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

高温超导材料的研究进展

程长飞 20091410404

引 言

2O世纪8O年代后期高温超导的发现，在全球掀起了一股“超导热”。经过2O多年的研究发展，我国高温超导技术在超导材料技术、超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。在众多领域中，超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展，使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、通信、高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往，具有重要的战略意义。

根据第五届国际超导工业峰会预测，高温超导应用技术将在今后5～10年时间达到实用化水平，并将在2010年前后形成较大规模的产业。到2010年，全球超导产业的产值预计将达到260亿美元，到2020年将达到2 400亿美元以上。超导技术将是21世纪具有光明前景的高新技术

一、超导的基本概述和基本原理

1911年发现，但直到1957年，美国科学家巴丁、库珀和施里弗在《物理学评论》提出BCS理论，其微观机理才得到一个令人满意的解释。BCS理论把超导

，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。在BCS理论提出的同时，博戈留波夫（Bogoliubov

的博戈留波夫变换至今为人常用。

电子间的直接相互作用

测试系统静态特性校准实验报告

实验一 测试系统静态特性校准

一.实验目的

1.1 掌握压力传感器的原理 1.2掌握压力测量系统的组成

1.3掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法 二.实验设备

本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，5位半数字电压表，直流稳压电源和采样电阻组成。图1-1实验系统方框图如下：

实验设备型号及精度

三.实验原理

在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力0~0.6%Mpa信号调理器为压力传感器提供恒电源，将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。信号处理器输出为二线制,4~20mA信号电源在250 采样电阻上转换为1~5V电压信号，由5位半数字电压表读出。

测试系统静态特性校准实验报告

四.实验操作 4.1操作步骤

（1）用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。 （2）核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。

（3）将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭。严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器。

（4）加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。反复1-2次，以消除压力传感器内部的迟滞。

（5）卸压后，重复（3）并在油杯关闭前记录

实验一典型环节的动态特性

一． 实验目的

1. 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的相应曲线，熟悉它们的动态特性。 2. 了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。

二． 实验内容

1． 比例环节

G(S)= K

所选的几个不同参数值分别为K1= 33 ; K2= 34 ; K3= 35 ;

对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：

2． 积分环节

1

G(S)=

1 TiS所选的几个不同参数值分别为 Ti1= 33 ; Ti2= 33 ; Ti3= 35 :

对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：

3． 一阶惯性环节

G(S)=

K

1?TcS令K不变（取K= 33 ），改变Tc取值：Tc1=12；Tc2=14；Tc3=16；

2

对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：

4． 实际微分环节

G(S)=

KDTDS

1?TDS令KD不变（取KD=33），改变TD取值：TD1=10；TD2=12；TD3=14；

3

对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：

5． 纯迟延环节

??SeG(S)=

所选的几个不同参数值分别为τ1=2；τ2=5；τ3=8；

对应的单

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

农业物料工程特性实验报告

实验题目 姓名 【实验原理】 采用碱皂化甲酯化，甘油酯皂化后，释出的脂肪酸在盐酸及甲醇存在下进行酯化，萃取得到脂肪酸甲酯用于气相色谱分析。 样品中的脂肪酸（甘油酯）经过适当的前处理（甲酯化）后，进样，样品在汽化室被汽化，在一定的温度下，汽化的样品随载气通过色谱柱，由于样品中组分与固定相间相互作用的强弱不同而被逐一分离，分离后的组分，到达检测器时经检测口的相应处理（如FID的火焰离子化），产生可检测的信号。根据色谱峰的保留时间定性，外标法确定不同脂肪酸的百分含量。 【实验原料及主要仪器】 实验原料：DDGS、市售植物油 实验试剂：石油醚沸程30~60℃、2mol/L的NaOH-CH3OH溶液、2mol/L的HCL-CH3OH溶液、正己烷、无水硫酸钠、脂肪酸甲酯混合标准品（47885-U）购买于Sigma-Aldrich公司 实验主要仪器：脂肪抽提仪、气相色谱仪：具氢火焰离子化检测器（FID）、真空干燥箱、恒温水浴锅、容量瓶、试管、振荡混匀器、样品瓶 【主要实验步骤】 脂肪抽提及测定 1、控制装置的设定 按下控制装置上的电源开关(开关灯应亮)，在稳定前显示屏上有所装软件的版本编号比如：表明先前所运行的程序。通过按加减键来

实验三方向阻抗继电器特性实验

1．实验目的

（1）熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性。 （2）测量方向阻抗继电器的静态Zpu?f???特性，求取最大灵敏角。 （3）测量方向阻抗继电器的静态Zpu?f?Ir?特性，求取最小精工电流。

2．LZ-21型方向阻抗继电器简介

1）LZ-21型方向阻抗继电器构成原理及整定方法

距离保护能否正确动作，取决于保护能否正确地测量从短路点到保护安装处的阻抗，并使该阻抗与整定阻抗比较，这个任务由阻抗继电器来完成。

阻抗继电器的构成原理可以用图3-1来说明。图中，若K点三相短路，短路电流为IK，由PT回路和CT回路引至比较电路的电压分别为测量电压U?m和整

?，那么 定电压Uset??Um11IKZK?ImZm(3-1) nPTnYBnPTnYB式中：nPT、nYB—电压互感器和电压变换器的变比；

ZK—母线至短路点的短路阻抗。 当认为比较回路的阻抗无穷大时，则：

??Uset11IKZI?ImZI（3-2） nCTnCT式中：ZI—人为给定的模拟阻抗。

比较式（3-1）和式（3-2）可见，若假设

ZK IK ZI ?UsetnPT?nYB?nCT，则短路时，由于线路上流过同一电?的大小，

实验名称：受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的特性曲线

课程名称 实验学生姓名 实验设备台号

电路原理 班级 指导教师 实验日期 报告日期 一．实验目的：

1． 加深对受控源的理解。

2． 熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用。 3． 掌握受控源特性的测量方法。

二．实验原理与说明：

1． 受控源是双口元件，一个为控制端口，另一个为受控端口。受控端口的电流或电压受到控制端口的电流或电压的控制。根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：

图6-1 受控源

(1) 电压控制电压源（VCVS），如图6-1（a）所示，其特性为：

us???uc

ic?0

(2) 电压控制电流源（VCCS），如图6-1（b）所示，其特性为： is?gm?uc

ic?0

① 电流控制电压源（CCVS），如图6-1（c）所示，其特性为：

us???ic

uc?0

② 电流控制电流源（CCCS），如图6-1（d）所示，其特性为： is???ic

农业物料工程特性实验报告

实验题目 姓名 【实验原理】 采用碱皂化甲酯化，甘油酯皂化后，释出的脂肪酸在盐酸及甲醇存在下进行酯化，萃取得到脂肪酸甲酯用于气相色谱分析。 样品中的脂肪酸（甘油酯）经过适当的前处理（甲酯化）后，进样，样品在汽化室被汽化，在一定的温度下，汽化的样品随载气通过色谱柱，由于样品中组分与固定相间相互作用的强弱不同而被逐一分离，分离后的组分，到达检测器时经检测口的相应处理（如FID的火焰离子化），产生可检测的信号。根据色谱峰的保留时间定性，外标法确定不同脂肪酸的百分含量。 【实验原料及主要仪器】 实验原料：DDGS、市售植物油 实验试剂：石油醚沸程30~60℃、2mol/L的NaOH-CH3OH溶液、2mol/L的HCL-CH3OH溶液、正己烷、无水硫酸钠、脂肪酸甲酯混合标准品（47885-U）购买于Sigma-Aldrich公司 实验主要仪器：脂肪抽提仪、气相色谱仪：具氢火焰离子化检测器（FID）、真空干燥箱、恒温水浴锅、容量瓶、试管、振荡混匀器、样品瓶 【主要实验步骤】 脂肪抽提及测定 1、控制装置的设定 按下控制装置上的电源开关(开关灯应亮)，在稳定前显示屏上有所装软件的版本编号比如：表明先前所运行的程序。通过按加减键来