超导磁悬浮实验
摘要：总所周知，超导材料所具有零电阻性和完全抗磁性具有重要的研究意义。利用超导材料的完全抗磁性，所制备的超导磁悬浮列车，具有节能、环保、安全、高速和舒适平稳等诸多优点,是人类未来理想的交通工具。本实验将通过对高温超导材料YBCO的制备，并自制永磁轨道和动力装置，来进行模拟磁悬浮列车。
关键词：超导； 磁悬浮； 阻尼定理；
- 引言
就目前而言，超导的应用，特别是高温超导体的应用，很多还处于刚刚起步的阶段，但由于超导材料具有特殊的零电阻性以及完全抗磁性，因此，其蕴含着巨大的潜能，需要去开发。特别是随着人类社会的快速的发展，急需有新材料的运用，来提高人们的生活质量。那么，像超导材料所具有的完全抗磁性，就可用制造超导磁悬浮列车，从而便捷人们的日常出行，减少在旅途中花费的时间。现在，德国和日本磁悬浮列车已进入到实用性阶段，而我国也早已开始积极进行超导方面的研究，并取得了一定的成就。随着超导研究的深入，新的超导材料也必将会被发现并应用，将给人类带来无尽的福祉。
- 什么是超导
超导是指一些物质在一定温度条件下（一般为较低温度）电阻降为零的性质。当把超导材料的温度降到某个特定温度以下的时候，超导材料就会进入超导态，电阻将突降为零,同时处于超导态的物质把原来存在于体内的磁场排挤出去，导致超导体内磁感应强度为零，也就同时出现零电阻态和完全抗磁性。另外，不论对导体是先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要导体进入超导态，就会把全部的磁通量排除体外，也称为迈斯纳效应。判断一个材料是否为超导体，零电阻态和完全抗磁性是两个必须同时满足的独立特征。超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度，表示为Tc。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。
超导材料在国内外发展背景
在1911 年4 月8 日，昂内斯等人在低温条件下对金属汞的电阻进行测量时，惊讶地发现当温度降至4.2K 以下时，汞进入了一种新的状态，其电阻突然下降到仪器测量不到，基本可认为是零电阻态。他把汞的这种新的状态称为“超导态”。由此，金属汞作为第一个超导体就此被发现，其Tc 为4.2K。自此之后，人们继续研究，发现在在大部分金属中都是存在的，有一些材料在常压、低温条件下即可实现超导，还有的需要在高压、低温条件下才会出现超导电性。但由于金属和合金以及简单金属化合物达到超导态时的临界温度都很低。以至于到1986 年为止，人们发现Tc 最高的化合物是Nb3Ge，Tc = 23.2 K。但人们从未放弃寻找，开始探索高温超导的历程。终于在1986 年，位于瑞士苏黎世的IBM 公司的柏诺兹（J. Bedsore）和缪勒（K. Mueller），选择在一般认为导电性不好的陶瓷材料中去探索超导电性。结果他们在La-Ba-Cu-O 体系中首次发现了可能存在超导电性，其Tc 高达35 K。紧接着，1987 年2 月，美国休斯顿大学的朱经武、吴茂昆研究组和中国科学院物理研究所的赵忠贤研究团队分别独立发现在YBa2Cu3O7-x体系存在90 K 以上的Tc，超导研究首次成功突破了液氮温区(液氮的沸点为77 K)，使得超导的大规模研究和应用成为可能。之后，1988 年盛正直等人在Tl-Ba-Ca-Cu-O 体系中发现Tc=125K；1993 年席林（Schilling）等在Hg-Ba-Ca-Cu-O 体系再次刷新Tc记录至135 K；1994 年，朱经武研究组在高压条件下把Hg2Ba2Ca2Cu3O10 体系的Tc 提高到了164 K，这一最高Tc 纪录一直保持至今。事实上，除了金属合金和铜氧化合物高温超导体之外，人们还在诸多其他材料中发现了超导电性。在其他金属氧化物中如钛氧化物、铌氧化物、铋氧化物、钌氧化物、钴氧化物等材料中同样发现了超导电性
什么是磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）实现让列车克服地心引力，从而进一步来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需要克服来自地面的摩擦力，而只受来自空气的阻力。因此，磁悬浮列车运行速度快，其最高速度可达每小时500公里以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快。目前世界上有3种类型磁悬浮列车，即日本的超导电动磁悬浮列车、德国的常导电磁悬浮列车和中国的永磁悬浮列车
国内外磁悬浮列车发展
国际上有代表性的几种磁悬浮列车有:高速常导磁悬浮列车,低速常导磁悬浮列车以及高速超导磁悬浮列车。高速常导磁浮车为德国研制的TR系列；低速常导磁浮车为日本研制的HSST系列；高速超导磁浮车为日本研制MLU系列。
