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研究生:楊湧評
研究生(外文):Yung-Pin Yang
論文名稱:高溫超導體YBCO在不同溫度下磁摩擦力的量測
論文名稱(外文):The measurement of the Magnetic Frictional Force of high Tc superconductor YBCO during different temperature .
指導教授:陳偉正
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:物理學系碩士班
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:YBCO磁摩擦力磁通子
外文關鍵詞:YBCOmagnetic frictional forcemagnetic fluxoids
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本論文的主要目的在研究高溫超導體YBCO在不同溫度下,探討在超導體上的永久磁鐵轉動,而得到不同溫度下旋轉頻率與時間的關係。經由探討所得到的數據我們發現在不考慮轉速較高的地方出現的共振所造成部分旋轉能量的轉移而影響磁鐵旋轉頻率遞減的因素有空氣阻力、渦漩電流與磁摩擦力;其中空氣阻力與渦漩電流所造成的旋轉能量損耗接與旋轉頻率成正比,而磁摩擦力與與溫度有關,溫度愈高磁通子進入超導體的數量愈多而磁摩擦力也就愈大。
The main objective of this project is to study the behavior of rotation frequency of a permanent magnet levitates above a high-temperature superconductor YBCO versus time under different temperature .There are several factors to slow down the rotation . Such as resonances at high rotation frequency, which can lead to partly energy transmit and decrease the frequency of rotation . For low speed rotation we have air drag on the magnet , eddy current inside the magnet and magnetic frictional force come from the superconductor . It was found that the lost of energy caused by Air drag and Eddy current is directly proportional to the rotation frequency. From our measurements, we found that the magnetic frictional force is a function of temperature . When temperature increases, the number of magnetic fluxoids entering the superconductor increases and this causing the magnetic frictional force increases too .
目錄
第一章 導論.....................................1
第二章 超導體簡介...............................2
2-1 歷史沿革..............................2
2-2 低溫超導體的發展......................3
2-3 高溫超導體的發展......................3
2-4 超導體的基本性質......................5
2-5 非理想第二類超導體...................10
第三章 樣品的製備與實驗設備....................12
3-1 單顆粒(Single Grain)的製作.............12
3-2 樣品Sm1Ba2Cu3O7-δ塊材(晶種)的製作..13
3-3 樣品Y1Ba2Cu3O7-δ塊材的製作...........16
3-4 實驗系統架構之裝置...................27
3-5 樣品所使用的相關粉末.................28
第四章 實驗方法與步驟..........................29
4-1 實驗方法與系統架構...................29
4-1.1 真空低溫系統.....................29
4-1.2 樣品的加工處理與放置.............29
4-1.3 升降式驅動裝置...................30
4-1.4 數據的讀取.......................30
4-2 實驗流程與步驟.......................31
4-2.1 使永久磁鐵水平的浮在超導體上.....31
4-2.2 驅動永久磁鐵開始轉動.............31
4-2.3 零場冷情況下不同溫度磁鐵轉速
的測量...........................32
4-2.4 場冷情況下55K與65K磁鐵轉速
的測量...........................32
第五章 結果的分析與討論........................33
5-1 零場冷情況下不同溫度所得之數據
分析...............................33
5-2 把所得到的數據轉換成頻率對時間微分(df/dt)對頻率(frequency)的關係圖......33
5-3 場冷情況下,55K與65K不同磁浮高度
所測得的數據分析...................35
第六章 結論....................................37
參考文獻.........................................39

圖表目錄

圖(2-1) Onnes觀測到的水銀電阻隨溫度的降低而產生遽降的現象.............2
圖(2-2) 超導臨界溫度自 1911 年起的提升情況……………… 4
圖(2-3) 在外加磁場下冷卻可以看出(a)理想導體與(b)超導體的差異… 6
圖(2-4) 超導體的臨界面……………………………… 7
圖(2-5) 超導體受外加磁場(H)作用之磁化曲線圖………………...… 8
圖(2-6) 混合態的正常芯子……………………………………. .………….…. .… 9
圖(2-7) 混合態的渦旋結構…………………………….……………………..…… 9
圖(2-8) 理想第二類超導體磁通分布…………………………………..….....… 11
圖(2-9) 非理想第二類超導體磁通分布…………………………………….….… 11

圖(3-1) YBCO大顆粒超導體塊材、SmBCO大顆粒晶種塊材…………..…… 20
圖(3-2) YBCO樣品在場冷與零場冷情況下之電性圖……….…..………… 20
表(3-1) SmBaCuO123預燒溫度表………………………..…….….…..………… 21
表(3-2) SmBaCuO211預燒溫度表…………………...………….…………..…… 22
表(3-3) SmBaCuO123 + 211燒結溫度表……………………….……...………… 23
表(3-4) YBCO123+211燒結溫度表………………………...…….……………… 24
表(3-5) YBCO123和YBCO211預燒溫度表………………………………..…… 25
表(3-6) YBCO123 + 211燒結完成補氧溫度表……………….………….....…… 26

圖(4-1) 真空低溫系統架構圖………………………...……….…………...…… 40
圖(4-2) 樣品座…………………………………………...………...…… 41
圖(4-3) 升降式驅動裝置…………………………………………….………..…… 42

圖(5-1.1) 25K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………… 43
圖(5-1.2) 35K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………..……..… 43
圖(5-1.3) 45K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………………… 44
圖(5-1.4) 55K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………………… 44
圖(5-1.5) 65K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………………… 45
圖(5-1.6) 77K,磁浮高度7.3mm所得頻率對時間的關係圖…………………… 45
圖(5-2.1) 圖(5-1.1)對時間微分後對頻率關係圖……………..………………... 46
圖(5-2.2) 圖(5-1.2)對時間微分後對頻率關係圖……………..……………….…. 46
圖(5-2.3) 圖(5-1.3)對時間微分後對頻率關係圖……………..………………….. 47
圖(5-2.4) 圖(5-1.4)對時間微分後對頻率關係圖……………..…..…………….. 47
圖(5-2.5) 圖(5-1.5)對時間微分後對頻率關係圖……………..…..…………….… 48
圖(5-2.6) 圖(5-1.6)對時間微分後對頻率關係圖……………..…..…………….… 48
圖(5-3) 圖(5-2.1)~(5-2.6)取頻率8Hz以下作線性fitted所得A值對溫度的關
係圖……………..…..……… 49
圖(5-4) 圖(5-2.1)~(5-2.6)取頻率8Hz以下作線性fitted所得B值對溫度的關
係圖……………..…..…………….….… 49
圖(5-5) A值與-1/jc 對應比較圖…………………..………………….…...……… 50
圖(5-6) 55K(場冷)不同高度所得頻率對時間關係圖的比較…………………… 51
圖(5-7) 65K(場冷)不同高度所得頻率對時間關係圖的比較…………………… 51
圖(5-8) 55K(場冷),磁浮高度5.3mm所得df/dt對frequency的關係圖...........…...52
圖(5-9) 65K(場冷),磁浮高度5.3mm所得df/dt對frequency的關係圖…………..52
圖(5-10) 55K(場冷),磁浮高度3.8mm所得df/dt對frequency的關係圖………....53
圖(5-11) 65K(場冷),磁浮高度3.8mm所得df/dt對frequency的關係圖…………53
圖(5-12) 55K與65K在不同磁浮高度所得之B值……………………………...54
參考文獻
1.呂台華、吳景淼等(1998)。超導體簡介。台北市:台灣書店。
2.吳茂昆(1999)。急遽升溫的超導。科學月刊,30(12),1013-1017。
3.張裕�琚A李裕芝(1992)。超導物理。台北市:儒林。
4.B.R. Weinberger, L. Lynds, J.R. Hull, U. Balachandran(1991)﹒Low friction in high temperature superconductor bearings﹒ Appl. Phys. Lett. Vol.59, No. 9.
5.John R. Hull and Ahmet Cansiz(1999)﹒Vertical and forces between a
permanent magnet and high-temperature superconductor﹒J. Appl.
Phys. ,Vol. 86, No. 11.
6.W.C. Chan, D.S. Jwo, J.J. Lee(1995)﹒Bean''s model and magnetic flux-drag torques for high-Tc superconductors﹒
Physica C 252,203-207.
7.C.H. Chiang, C.W. Yang, P.L. Hsieh,and W.C. Chan(2003)﹒Levitation force measurement at different temperatures for YBCO superconductor﹒Journal of Low Temperature Physics, Vol. 131, Nos. 3/4.
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