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THP-1
北京同方辰源科技发展中心
详细说明
论述一台高临界温度超导体磁悬浮列车★物理课堂演示装置。该装置为一个盛放高临界温度超导体的列车模型，在具有磁束缚的封闭磁轨道上方悬浮，或在磁轨道下方倒挂“悬浮”，并可在直线电机加速【装置或旋转磁场加速装置作用下，沿这一长度约为1.7m的封闭磁轨道，以悬浮ζ 或倒挂“悬浮”状态无摩擦的连续运转。
一. 实验装置
1. 具有细微弥散Y系（211相）的 Y1 Ba2Cu3O7-8，用熔融织构生长法制备的超导块材，尺寸为Φ18mm，厚约10mm。
2． 用发泡聚乙烯隔热材料模压成型的列车模型。模型外壳※为一上盖可开启的封闭铝壳，两侧的铝板在列车模型通过直线电机加速装置时，其感生电流产生的磁场推动列车模型向前运动︾。上侧的铝板在列车模型通过旋转磁场加速装置时起到如上述相同的推动作用，而底部的铝板产生的磁阻尼可使列车模型运行平稳。
3． 由约300块表磁为0.4特斯拉的Nd－Fe－B永磁材料并排拼接而成的磁轨道，三排永磁材料々的磁极按S－N－S相间排列，以对运动着的列车模型形成磁束缚，以使列车模型不从磁轨道上滑出。磁轨道全长约1.7M。Nd－Fe－B永磁材料吸附在轭铁上。
4． 磁轨道支架。两根长杆架起椭圆形的磁轨道，支架⊙顶端的轴杆可使支架360°旋转，为演示列车模型与水平面不同角度时使用，演示倒挂“悬浮”时可将□支架倒转固紧。
5． 旋转磁场加速装置。由镶嵌在高分子材料制成的圆柱体内的4块表磁为0.4T的Nd-Fe-B永磁←材料构成，两块磁铁之间在圆柱上相间90°。高分子材料圆柱体由直流电机带动，旋转磁场转速为900r/min。
6． 直线电机加速装置，由8对相角差为120°的电磁铁构成。由旋转磁场和直线电机构成的加速装置可使重量为20g的列车模型，在周长为1.7m的磁轨道上悬浮高度为8mm时产生约30m/min运转速度。如果演示得当，列车模型可沿磁道运转40r。
二. 演示方法〖和注意事项
1． 将超导列车模型上液氮灌注口的螺帽旋开，然后置入装『有液氮的容器
内，待样品冷却到液氮温度时开始演示。
2． 开始演示时，先将⌒ 液氮灌注口的螺帽旋紧，然后用竹夹子将列车模型
夹至水平放置的磁导轨上方，并稍稍下压，以使部分磁通进入■到超导
体内，而形成磁轨道对超导样品的磁束缚。稍加力，列车模型即以悬
浮状态沿轨道旋转，直至样品失超而落到磁轨道上方为止。
3． 打开列车模型的液氮ㄨ灌注口，向口内注入液氮（注意，此时列车模型
仍落在磁导轨上方）。若液氮♂挥发较快，要反复灌注，直至样品呈超◥导状态。此时列车模型可能吸附在磁导轨上方，用手将列车模型稍稍上提，使其稍稍离开磁导轨，而呈悬浮状态（但明显感到磁轨道对其有吸引力）。松开磁轨道紧固螺钉，转动磁轨道使磁轨道与水平面呈〗倒置平行状态，此时列车模型即以倒挂“悬浮”状态在磁轨道下方连续运转。为防止摔坏列车模型应掌握好演示时间防止掉到地下。
4. 皮肤直接接触液氮会造成冻伤，特别防止液氮直接溅到脸部和眼晴。
5. 液氮︽的沸点为 77K，长期在空气中放置时，会将空气中的氧液化，氧
的沸点为90K。 若用这样的液体冷却超导样品，可能使演示失败。
6. 超导样品在超导态时，对其经历的磁化过程有“记忆”功能，演示倒
挂悬浮时，须待样品失超后再开始演示。
7. 长时间不用的超导样品，放置在有干噪剂的容器内保存。
