物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告(磁懸浮列車演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告).doc

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1、IZQ磁懸浮列車演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.利用超導(dǎo)體對(duì)永磁體的排斥作用演示磁懸??；【實(shí)驗(yàn)器材】1．超導(dǎo)磁懸浮列車演示儀，如圖70-1所示。由二部分組成：磁導(dǎo)軌支架、磁導(dǎo)軌。其中磁導(dǎo)軌是用550?×?240?×?3橢圓形低碳鋼板作磁軛，按圖70-2所示的方式鋪以18?×?10×6?mm的釹鐵硼永磁體，形成磁性導(dǎo)軌，兩邊軌道僅起保證超導(dǎo)體周期運(yùn)動(dòng)的磁約束作用。　2．高溫超導(dǎo)體，是用熔融結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)工藝制備的，含Ag的YBacuo系高溫超導(dǎo)體。之所以稱為高溫超導(dǎo)體是因?yàn)樗谝旱獪囟?7KC（-196℃）下呈現(xiàn)出超導(dǎo)性，以區(qū)別于以往在液氦溫度42K（-269℃）

2、以下呈現(xiàn)超導(dǎo)特性的低溫材料。樣品形狀為：圓盤狀，直徑18?mm?左右，厚度為6?mm?，其臨界轉(zhuǎn)變溫度為90K左右（-183℃）。3．液氮。上圖：實(shí)驗(yàn)裝置圖?下圖：磁導(dǎo)軌【實(shí)驗(yàn)原理】實(shí)驗(yàn)原理：　　超導(dǎo)是超導(dǎo)電性的簡(jiǎn)稱.它是指金屬或合金在極低溫度下(接近絕對(duì)零度)電阻變?yōu)榱愕男再|(zhì).它是一種宏觀量子現(xiàn)象,只有依據(jù)量子力學(xué)才能給與正確的微觀解釋.這就是BCS理論.　　這是一臺(tái)高臨界溫度超導(dǎo)磁懸浮的動(dòng)態(tài)演示裝置.該裝置為一個(gè)盛放高臨界溫度超導(dǎo)體的簡(jiǎn)易列車模型,在具有磁束縛的封閉磁軌道上方,利用超導(dǎo)體對(duì)永磁體的排斥作用,演示磁懸浮;;并可在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)加速裝置作用下

3、,沿軌道以懸浮或倒掛懸浮狀態(tài)無磨擦地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).IZQ　　當(dāng)將一個(gè)永磁體移近釔鋇銅氧YBaCuO超導(dǎo)體表面時(shí),磁通線從表面進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi),在超導(dǎo)體內(nèi)形成很大的磁通密度梯度,感應(yīng)出高臨界電流,從而對(duì)永磁體產(chǎn)生排斥,排斥力隨相對(duì)距離的減小而逐漸增大,它可以克服永磁體的重力使其懸浮在超導(dǎo)體上方一定的高度上;　　高溫超導(dǎo)體是用熔融結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)工藝制備的含Ag的YBaCuO系高溫超導(dǎo)體,所以稱為高溫超導(dǎo)體是因?yàn)樗谝旱獪囟?7k(-196°C)下呈現(xiàn)出超導(dǎo)性,以區(qū)別于以往在液氦溫度42k(-269°C)下呈現(xiàn)出超導(dǎo)性的低溫材料.它的形狀為圓盤形,其臨界轉(zhuǎn)變溫度為90k(

4、-183°C).超導(dǎo)體樣品放在一鋁制的列車模型中,四周包有起熱屏蔽作用的鋁箔,這樣可使超導(dǎo)體在移開液氮后仍能在一段時(shí)間內(nèi)保持自身溫度在其臨界溫度以下,以延長(zhǎng)演示時(shí)間.　　磁性軌道是用鋼板加工成橢圓形軌道用作磁軛,上面鋪以釹鐵硼(NdFeB)永磁塊(表磁為0.4T)形成磁性導(dǎo)軌.兩邊軌道起保證超導(dǎo)體周期運(yùn)動(dòng)的磁約束作用.加速裝置是使永磁體繞水平軸旋轉(zhuǎn)在豎直面內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法來實(shí)現(xiàn)的.在扁圓柱形的尼龍輪上,鑲有四塊釹鐵硼(NdFeB)磁塊,尼龍輪固定在玩具電機(jī)軸上,電機(jī)又固定在磁軌道面的正上方.當(dāng)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在此導(dǎo)軌面的上方產(chǎn)生一繞水平軸旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)

5、.若磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向與超導(dǎo)體在軌道面上前進(jìn)的方向同向時(shí),則當(dāng)超導(dǎo)體通過磁旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的下方時(shí)便產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)塊加速前進(jìn)的磁驅(qū)動(dòng)力,從而起加速作用.【實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象】1.演示磁懸浮?　　將超導(dǎo)體樣品放入液氮中浸泡約3—5分鐘，然后用竹夾子將其夾出放在磁體的中央，使其懸浮在高度為10mm，以保持穩(wěn)定。再用手沿軌道水平方向輕推樣品（導(dǎo)體），則看到樣品將沿磁軌道做周期性水平運(yùn)動(dòng)，直到溫度高于臨界溫度（大約90?K），樣品落到軌道上?！咀⒁馐马?xiàng)】　　1、樣品放入液氮中，必須充分冷卻、直至液氮中無氣泡為止；2、演示時(shí)，樣品一定用竹夾子夾住，千萬(wàn)不要掉在地上，以免樣品摔碎；3、

6、演示時(shí)，沿水平方向輕推樣品，速度不能太大，否則樣品將沿直線沖出軌道；4、演示倒掛時(shí)，當(dāng)樣品運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，由于溫度生高，樣品失去超導(dǎo)性而下落，這時(shí)應(yīng)用手接住它，否則，樣品將摔壞；5、超導(dǎo)塊最好保存在干燥箱內(nèi)，防止受潮脫落。【實(shí)驗(yàn)心得】在這次的物理演示實(shí)驗(yàn)中我受益良多，看到許多有趣的物理現(xiàn)象，并且充分認(rèn)識(shí)到了物理學(xué)的奇妙之處。以前學(xué)習(xí)物理總感覺雖然學(xué)的理論知識(shí)很多，但卻很難讓我們看到它的實(shí)際用處，而經(jīng)過這次物理演示實(shí)驗(yàn)我才充分看到了原來學(xué)的物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用是很廣泛的，感受到了物理的獨(dú)特魅力。在這次實(shí)驗(yàn)中給我印象深刻的就是磁懸浮列車演示實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@是

7、已經(jīng)應(yīng)用的高科技，它使列車的速度再次達(dá)到了一個(gè)質(zhì)的飛躍。而其中所應(yīng)用的物理知識(shí)確是我們都知道的，所以物理學(xué)是很神奇的，如果能把所有的物理知識(shí)全都轉(zhuǎn)化為實(shí)際的技術(shù)，那我們的生活就會(huì)發(fā)生天翻地覆的變化。總之，經(jīng)過這次物理演示實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)物理有了新的認(rèn)識(shí)：物理是一門既實(shí)用又有趣的學(xué)科。