Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Физика /

Сверхпроводимость и ее применение в физическом эксперименте

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 5 



Скачать реферат


Министерство общего и профессионального образования

Пермский Государственный университет имени А.М. Горького

Кафедра экспериментальной физики

Курсовая работа

Сверхпроводимость и ее использование для проведения

физических измерений

Исполнитель: студент первого курса

Физического факультета

Перевозчиков А.Ю.

Руководитель: старший преподаватель

кафедры экспериментальной физики

кандидат физ. - мат. Наук

Лунегов И.В.

Пермь 1999 г.

ВВЕДЕНИЕ. 3

ИЗ ИСТОРИИ 3

ЭЛЕКТРОМЕТРЫ И ЭЛЕКТРОСКОПЫ 3

ТЕРМИНОЛОГИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 3

ПРЕДЕЛЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИБОРОВ РАЗЛИЧНОГО ТИПА 4

ПРЕДЕЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И МЕТОД СПАДАНИЯ (УТЕЧКИ) 4

ТЕОРИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ 5

ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОВОДНИК И СВЕРХПРОВОДНИК 6

ЭФФЕКТ МЕЙСНЕРА 6

ОСНОВЫ МИКРОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ 9

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ. 11

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТНЫХ ВТСП-ПРОВОДНИКОВ 12

КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР 14

ЛИТЕРАТУРА 17

ВВЕДЕНИЕ.

Из истории

В «кратком руководстве к физике», изданном в Санкт-Петербурге в начале XIX века, говорит-ся: «Физика есть столько приятная, сколько и полезная наука, толкующая свойства тел или пред-метов, нас окружающих. Свойства тел познаются или через наблюдения, когда тело рассматри-вается в естественном состоянии, то есть так, как оно есть, или через опыты, когда тело приводят в такое состояние, до какого оно само дойти никогда не может» В общем, всё правильно. Физик тем и отличается от натуралиста, что он не только наблюдает, но и исследует природу, ставя опыты, приводя тела в такое состояние, до какого они сами дойти, не могут. Физика - приятная наука, поскольку дарит исследователю минуты вдохновения, сладость которых скрашивает годы труда и тревог. Тревог, потому что результат опыта - число - должен быть подвергнут строгой обработке, контролю и анализу на всех этапах эксперимента, потому что выбор методик неодно-значен и зависит от квалификации и интуиции исследователя, потому что появление новых экс-периментальных возможностей побуждает его самого и других к постоянной проверке и уточне-нию уже полученных результатов.

Ещё в недалёком прошлом для точных измерений изменений зарядов использовались элек-трометры и электроскопы.

Я счёл нужным уделить электрометрам и электроскопам немного места в моей курсовой.

Электрометры и электроскопы

Терминология и теоретические основы

Определения: не всегда бывает ясно, что именно отличает электрометр от электроскопа, и вследствие этого в литературе существует некоторая путаница. Для наших целей полезно уста-новить следующие различия: электроскоп представляет собой электростатический прибор, для работы, с которым требуется только одна измеряемая разность потенциалов, для работы электро-метров необходимо наличие добавочной разности потенциалов. Примерами подобных приборов являются обычный электроскоп с золотыми листочками и квадрантный электрометр (В русской литературе приняты другие определения для электроскопов и электрометров - первый является индикатором, а второй измерителем заряда. Указанные ранее признаки относятся к способам включения электрометра).

Измерения методом постоянных отклонений

В некоторых случаях желательно применять вместо метода утечки (спадающего отсчёта) по-стоянные отклонения. Это можно сделать, пользуясь электрометром для измерения падения на-пряжения на фиксированном сопротивлении.

Предположим, что нам желательно измерить постоянную источника ионов I. Пусть емкость внешней системы, относительно земли будет С1 и электрометра С2 и пусть падение напряжения измеряется на сопротивлении R1. Тогда

i1+i2= I , i1=V/R1 , i2=dQ2/dt=C2*dV/dt , I=dQ1/dt+I’ , V=i1R1 .

Уравнение для потенциала на электрометре тогда будет:

V=[ I-(C1+C2)*dV/dt]*R1

Решая и подставляя граничные условия , t=0, V=0, получим:

V=I*R1 *[ 1-e-t/(C1+C2)*R1].

Таким образом, потенциал на электрометре экспоненциально возрастает. Если произвольно условиться, что мы будем ждать до тех пор, пока отклонение составит 99% окончательного от-клонения, тогда мы должны ожидать время t=4.6*R1*C, где C=C1+C2 .Спустя это время, откло-нение будет приблизительно V*SV . Если мы измеряем I методом утечки (спадания), то мы должны были бы иметь то же самое за время R1C. Разность отсчётов, конечно, будет обусловлена тем обстоятельством, что во втором случае скорость спадания постоянна, тогда как в первом случае начинаются отклонения с той же скоростью, как если бы R1=, но потом постепенно замедляются и становятся очень медленными по сравнению со вторым случаем.

Поэтому для измерения слабых токов значительно более благоприятные результаты можно получить, применяя метод спадания (утечки). Большие же точки удобнее измерять методом по-стоянных отклонений. Метод спадания можно применять и для измерения относительно силь-ных токов, но в этом случае для удлинения времени спадания следует подключить емкость соот-ветствующей величины.

Пределы чувствительности приборов различного типа

Пределы чувствительности к зарядам электроскопа и электрометра: для первого максималь-ная чувствительность к заряду выражается формулой:

(SQ)MAX = 1/2*(C*K)-1/2= 1/(2*V0*b) , и для последнего:

(Sq)MAX = 1/2*(2*C*K)-1/2 =1/(4*V0*b)

Ёмкость электроскопа без подводящих проводников зависит от особенностей его конструкции. Для электроскопа Вульфа или электроскопов крутильного типа она обычно бывает между 0.4 и 1 см. Ёмкость же электрометра с добавленной к нему внешней ёмкостью бывает по-рядка 20 - 100 см. Восстанавливающий момент K подвеса можно в каждом приборе уменьшать до тех пор, пока замедление движения не сделает прибор утомительным в работе или, как в слу-чае большинства электроскопов, пока потенциал не сделается слишком малым, чтобы убрать все ионы. Так как камеру электрометра можно откачать, то легко подобрать такое давление, чтобы движение бисквита (стрелки на электрометре) сделалось затухающим критически.

Если камера электроскопа не откачана, то рабочий период может сделаться чрезвычайно большим, когда будет достигнута максимальная чувствительность. Делая бисквитики, по воз-можности малыми и лёгкими, можно достичь очень многого в этом направлении, как это сделано в электрометрах Линдемана, Перукка или струнных электрометрах.

Предельная чувствительность и метод спадания (утечки)

Скорость спадания электрометра в течение одного отсчёта часто является ограничивающим фактором чувствительности. Она иногда делается слишком малой и утомительной для отсчётов прежде, чем будет достигнута максимальная чувствительность. Одной из главных причин, за-ставляющих не пользоваться методом спадания, является постепенное расхождение между по-ложениями электрической и механической нулевых точек. Отклонение, обусловленное расхож-дением нулей, может быть во много раз больше действительного измеряемого отклонения. Спа-дание, обусловленное побочными причинами, может получиться за счёт:

Флуктуаций напряжения в батарее

Неупругими изменениями натяжения в подвесе

Если бы скорость утечки была постоянной, то можно было бы сделать некоторые упрощаю-щие допущения, однако существует целый ряд факторов, которые самым различным образом зависят от напряжения, температуры, влажности и т. п., и потому весьма трудно или вовсе не возможно устранить полностью или учесть эти колебания скорости утечки. Это особенно спра-ведливо по отношению к электрометрам с электронными лампами, даже если применяются схе-мы с компенсацией.

ТЕОРИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ

Сверхпроводимость - физическое явление, наблюдаемое у некоторых веществ (сверхпровод-ников), при охлаждении их ниже определенной критической температуры Tс, и состоящее в об-ращении в нуль электрического сопротивления постоянному току и выталкивания магнитного поля из объема образца (эффект Мейснера). Явление открыто в 1911 г. Х. Каммерлинг-Оннесом. Изучая температурный ход электросопротивления Hg, он обнаружил, что при температуре ниже 4,22К Hg практически теряет сопротивление.

Далее оказалось, что при крайне низких температурах целый ряд веществ обладает сопротив-лением, по крайней мере, в 10-12 раз меньше, чем при комнатной температуре. Эксперименты показывают, что если создать ток в замкнутом контуре из сверхпроводников, то этот ток про-должает циркулировать и без источника ЭДС. Токи Фуко в сверхпроводниках сохраняются очень долгое время и не затухают из-за отсутствия джоулева тепла (токи до 300А продолжают течь много часов подряд). Изучение прохождения тока через ряд различных проводников пока-зало, что сопротивление контактов между сверхпроводниками также равно нулю. Отличитель-ным свойством сверхпроводимости является отсутствие явления Холла. В то время как в обыч-ных проводниках под влиянием магнитного поля ток в металле смещается, в сверхпроводниках это явление отсутствует. Ток в сверхпроводнике как бы закреплен на своем месте.

Сверхпроводимость исчезает под действием

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 5 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»