高温超导材料临界转变温度的测定一．实验目的1．通过对氧化物超导材料的临界温度TC两种方法的测定，加深理解超导体的两个基本特性；2．了解低温技术在实验中的应用；3．了解几种低温温度计的性能及Si 二极管温度计的校正方法；4．了解一种确定液氮液面位置的方法。二．实验原理1．超导现象及临界参数1）零电阻现象图 1 一般金属的电阻率温度关系在低温时，一般金属（非超导材料）总具有一定的电阻，如图 1 所示，其电阻率? 与温度 T的关系可表示为：50AT（1）式中 ?0是 T＝0K 时的电阻率， 称剩余电阻率， 它与金属的纯度和晶格的完整性有关，对于实际的金属， 其内部总是存在杂质和缺陷，因此，即使使温度趋于绝对零度时，也总存在?0。图 2 汞的零电阻现象T?0?10?5?电阻︵?︶T (K)零电阻现象，如图2 所示。需要注意的是只有在直流情况下才有零电阻现象，而在交流情况下电阻不为零。2）完全抗磁性当把超导体置于外加磁场中时，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为0，超导体的这个特性称为迈斯纳效应。注意：完全抗磁性不是说磁化强度M和外磁场 B 等于零，而仅仅是表示M = ? B / 4? 。超导体的零电阻现象与完全抗磁性的两个特性既相互独立又有紧密的联系。完全抗磁性不能由零电阻特性派生出来，但是零电阻特性却是迈斯纳效应的必要条件。超导体的完全抗磁性是由其表面屏蔽电流产生的磁通密度在导体内部完全抵消了由外磁场引起的磁通密度，使其净磁通密度为零，它的状态是唯一确定的，从超导态到正常态的转变是可逆的。3）临界磁场把磁场加到超导体上之后，一定数量的磁场能量用来建立屏蔽电流以抵消超导体的内部磁场。 当磁场达到某一定值时，它在能量上更有利于使样品返回正常态，允许磁场穿透，即破坏了超导电性。致使超导体由超导态转变为正常态的磁场称为超导体的临界磁场，记为 HC 。如果超导体内存在杂质和应力等， 则在超导体不同处有不同的HC ，因此转变将在一个很宽的磁场范围内完成，和定义TC样，通常我们把 H = H0/2 相应的磁场叫临界磁场。4）临界电流密度实验发现当对超导体通以电流时，无阻的超流态要受到电流大小的限制，当电流达到图 3 正常－超导转变图 4 第 I 类超导体临界磁场随温度的变化关系0TCTHCH0超导态正常态?T90%?050%?010%?0起始转变温度TC?TC完全转变温度?0某一临界值I C后，超导体将恢复到正常态。对大多数超导金属，正常态的恢复是突变的。我们称这个电流...
