一、系统简介
  本演示仪主要通过磁块在高温超导盘片上的悬浮现象演示了超导体的两个独有的特性：零电阻和MEISSNER效应。倒入液氮在自然升温的过程中就能看见磁悬浮现象。
1、MEISSNER效应

    先把磁块放到高温超导盘片上，然后慢慢到入液氮冷却它。当高温超导盘片被冷却到其超导临界温度以下，即高温超导盘片达到超导状态后，通过观察冷却前后的高度，很容易会发现磁块会离开高温超导盘片表面，被悬浮起来。

解释：
    根据传统的洛伦兹定律只有当导体处于一个变化的磁场中时，导体的内部才会激励起一个电流。而根据MEISSNER效应，当超导体被冷却到其临界温度以下时会悬浮起来，即便是它处于一个恒定的磁场中，在它内部也会产生一个方向为抗拒外界磁场方向的电流。这是在1933年这一现象被发现以前，人们从来没有想到，更没有物理学家讨论它的可能性，因为要抬起一个物体，是需要在这个系统中假设能量来做功的，而冷却超导体实际上把系统中的能量拿走。这是用传统的电磁理论根本无法解释的放在常温超导体上的磁块悬浮现象。

2、零电阻现象

    首先要把超导盘片冷却到超导临界温度以下，使其处于超导状态，然后用塑料镊子把磁块慢慢放到高温超导盘片上面。这时，通过观察会发现磁块会悬浮在高温超导盘片的上面，而不是因为重力的作用掉到高温超导盘片的表面。

解释：

    当我们把一个磁体往任何电导体上放时，如一枚硬币，因为磁体会产生磁场，由于整个过程中导体和磁体的距离在变小，相当于导体处在一个变化的磁场中，根据洛伦兹定律，导体内就会产生电流。而这个电流是抗拒磁铁运动的。在平常的导体中，这个电流因为电阻的原因很快就消失了，因而不可能把磁体悬浮起来。而在超导体中，因为超导体的电阻为零，这个电流会持续地流动下去，直到超导体变成非超导体（失超），或者磁体运动再次发生变化而改变这个电流，从而把磁块悬浮起来。

    除上述两项基本的演示外，由于大多数的材料，尤其是塑料，在温度降低时会变的很脆，而容易损坏，学生还可以通过利用实验剩余的液氮来了解在极端低温条件下材料的这些物理特性，培养学生发现新东西的能力。

 

二、系统组成
  SDK-101超导演示仪包括演示用液氮容器、铜质基台、高温超导盘片、高场强钕铁硼永磁磁块、镊子。

       1、演示用液氮容器。 本容器的用途是来盛装把高温超导体降温的制冷剂--液氮（由用户自己提供）。本容器是由特种塑料泡沫经过粘接压制的。它具有良好的绝热性能，而且能够适应从液氮温度到室温反复变化。

       2、铜质基台。 本铜质基台导热性能特别好。它被浸泡在液氮中，一方面可以把冷量（负热）传给高温超导盘片而不一定要把高温超导盘片浸泡在液氮中；另一方面它还垫高了高温超导盘片，使实验更容易被观察出来。

       3、高温超导盘片 高温超导盘片是演示仪器的核心部分，它安装在一个铜质底座上，当其温度降低到其超导临界温度时，它就会把其上面的磁块悬浮起来。 SDK-101演示仪器所用高温超导盘片是由一种叫钇钡铜氧的黑色陶瓷材料制成的。超导盘片是用硅胶粘接的，这样可以使因为冷热循环而产生的应力最小。其材料本身及安装结构是可以承受从室温到77K反复变化的。 演示仪所采用的高温超导盘片是防水的。这样可以抵御空气中因为盘片表面很冷时而凝结在冷磁片，从而造成对盘片的侵蚀。

       4、高场强钕铁硼永磁磁块 本演示仪中包含的磁块是一个磁力非常强的钕铁硼永磁体。它体积虽然很小，但是能产生一个非常强的磁场，当超导盘片被冷却到其临界温度以下时，本磁块能很容易地悬浮在超导体上。

       5、镊子 本演示仪器所用的镊子是由经过筛选的特殊塑料做成的。它在温度很低时仍具有良好的机械性能。有了它，在实验时可以避免用手直接接触低温物体，从而避免发生冻伤，方便实验。

                        

                                      

 

                                     点击下载详细资料