高温超导材料的特性测试和低温温度计实验报告.docx

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高温超导材料的特性测试和低温温度计实验报告

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实验二十三：

高温超导材料的特性测试和低温温度计

2016.12.29

一、

实验数据记录

1.室温检测：

表1.室温检测数据表

铂电阻电压（mV）

109.03

铂电阻电流（mA）

100.30

Si半导体电阻电压（V）

0.5155

Si半导体电阻电流（μA）

100.00

样品电压（mV）

0.162

样品电流（mA）

10.0165

温差电偶电阻

0.000

2.低温温度计对比数据及超导转变曲线数据：

见下表

降温

U-pt/mV

U-Si/V

温差电偶/mV

样品电压/mV

T/K

样品电阻

105.00

0.5417

5.570

0.148

283.15

0.0148

104.00

0.5480

5.477

0.146

280.70

0.0146

103.00

0.5545

5.382

0.144

278.25

0.0144

102.00

0.5610

5.288

0.143

275.80

0.0143

.专业.整理.

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101.00

0.5674

5.195

0.142

273.35

0.0142

100.00

0.5740

5.101

0.141

270.90

0.0141

99.00

0.5803

5.011

0.140

268.44

0.0140

98.00

0.5870

4.921

0.139

265.99

0.0139

97.00

0.5940

4.829

0.138

263.54

0.0138

96.00

0.0000

4.742

0.137

261.09

0.0137

95.00

0.6064

4.649

0.136

258.64

0.0136

94.00

0.6131

4.564

0.135

256.19

0.0135

93.00

0.6195

4.480

0.133

253.73

0.0133

92.00

0.6265

4.389

0.132

251.28

0.0132

91.00

0.6330

4.304

0.131

248.83

0.0131

90.00

0.6394

4.220

0.130

246.38

0.0130

89.00

0.6465

4.134

0.128

243.93

0.0128

88.00

0.6530

4.047

0.127

241.48

0.0127

87.00

0.6600

3.966

0.126

239.03

0.0126

86.00

0.6668

3.881

0.125

236.57

0.0125

85.00

0.6736

3.797

0.123

234.12

0.0123

84.00

0.6807

3.717

0.122

231.67

0.0122

83.00

0.6876

3.634

0.121

229.22

0.0121

82.00

0.6943

3.554

0.120

226.77

0.0120

81.00

0.7010

3.474

0.119

224.32

0.0119

80.00

0.7075

3.396

0.118

221.86

0.0118

.专业.整理.

下载可编辑

79.00

0.7143

3.320

0.116

219.41

0.0116

78.00

0.7211

3.243

0.115

216.96

0.0115

77.00

0.7276

3.171

0.114

214.51

0.0114

76.00

0.7346

3.094

0.113

212.06

0.0113

75.00

0.7410

3.020

0.112

209.61

0.0112

74.00

0.7478

2.946

0.110

207.15

0.0110

73.00

0.7545

2.874

0.109

204.70

0.0109

72.00

0.7607

2.808

0.108

202.25

0.0108

71.00

0.7660

2.748

0.107

199.80

0.0107

70.00

0.7727

2.677

0.105

197.35

0.0105

69.00

0.7794

2.607

0.104

194.90

0.0104

68.00

0.7860

2.534

0.103

192.44

0.0103

67.00

0.7928

2.463

0.102

189.99

0.0102

66.00

0.7998

2.390

0.100

187.54

0.0100

65.00

0.0000

2.318

0.099

185.09

0.0099

64.00

0.8130

2.242

0.098

182.64

0.0098

63.00

0.8192

2.176

0.097

180.19

0.0097

62.00

0.8237

2.130

0.096

177.74

0.0096

61.00

0.8290

2.076

0.095

175.28

0.0095

60.00

0.0000

2.022

0.094

172.83

0.0094

59.00

0.0000

1.960

0.093

170.38

0.0093

58.00

0.8503

1.929

0.092

167.93

0.0092

.专业.整理.

下载可编辑

57.00

0.8567

1.865

0.091

165.48

0.0091

56.00

0.8621

1.802

0.090

163.03

0.0090

55.00

0.8680

1.751

0.088

160.57

0.0088

54.00

0.8748

1.695

0.086

158.12

0.0086

53.00

0.8815

1.623

0.085

155.67

0.0085

52.00

0.8882

1.558

0.084

153.22

0.0084

51.00

0.8949

1.490

0.083

150.77

0.0083

50.00

0.9019

1.429

0.081

148.32

0.0081

49.00

0.9095

1.359

0.080

145.86

0.0080

48.00

0.9157

1.298

0.079

143.41

0.0079

47.00

0.9219

1.245

0.078

140.96

0.0078

46.00

0.9276

1.191

0.077

138.51

0.0077

45.00

0.9334

1.136

0.076

136.06

0.0076

44.00

0.9390

1.084

0.075

133.61

0.0075

43.00

0.9447

1.032

0.074

131.15

0.0074

42.00

0.9509

0.985

0.073

128.70

0.0073

41.00

0.9566

0.929

0.072

126.25

0.0072

40.00

0.9622

0.877

0.071

123.80

0.0071

39.00

0.9655

0.832

0.070

121.35

0.0070

38.00

0.9713

0.802

0.069

118.90

0.0069

37.00

0.9766

0.753

0.068

116.45

0.0068

36.00

0.9820

0.708

0.067

113.99

0.0067

.专业.整理.

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35.00

0.9871

0.663

0.065

111.54

0.0065

34.00

0.9920

0.621

0.064

109.09

0.0064

33.00

0.9999

0.534

0.063

106.64

0.0063

32.00

1.0093

0.457

0.062

104.19

0.0062

31.00

1.0135

0.408

0.059

101.74

0.0059

30.00

1.0196

0.362

0.055

99.28

0.0055

28.71

1.0271

0.051

96.12

0.0051

28.65

1.0275

.

0.048

95.97

0.0048

28.61

1.0278

0.046

95.88

0.0046

28.56

1.0288

0.042

95.75

0.0042

28.55

1.0281

0.040

95.73

0.0040

28.53

1.0283

0.037

95.68

0.0037

28.51

1.0282

0.034

95.63

0.0034

28.50

1.0283

0.031

95.61

0.0031

28.49

1.0285

0.024

95.58

0.0024

28.48

1.0285

0.020

95.56

0.0020

28.48

1.0285

0.016

95.56

0.0016

28.46

1.0286

0.013

95.51

0.0013

28.46

1.0286

0.010

95.51

0.0010

28.45

1.0287

0.008

95.48

0.0008

28.44

1.0287

0.005

95.46

0.0005

28.43

1.0287

0.003

95.43

0.0003

.专业.整理.

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28.41

1.0288

0.001

95.39

0.0001

28.39

1.0289

0.000

95.34

0.0000

3.液氮沸点监测数据：

表2：

液氮沸点监测数据

铂电阻电压（mV）

20.36

铂电阻电流（mA）

99.84

Si半导体电阻电压（V）

1.0713

Si半导体电阻电流（μA）

100.01

样品电压（mV）

0.000

样品电流（mA）

10.0173

温差电偶电阻

0.000

二、实验数据分析、处理和结论

1.处理室温检测数据，给出三部分测量电路的电流、室温、室温下的超导样品的电阻：

（1）电流：

铂电阻：

109.03mASi半导体电阻：

100.00μA

样品电流：

10.0165mA

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（2）室温：

T=2.4516*109.03+25.736=293.03K

（3）室温下，样品的电阻：

R=0.162/10.0165=0.0162Ω

2.处理低温温度计对比数据，作图给出对比结果，总结三种温度计的特点：

图1：

Si电压-温度曲线

Y=-0.0026x+1.2798R2=0.9994

图2：

温差电偶电压-温度曲线

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线性拟合：

Y=0.0279x-2.6711R2=0.990

非线性拟合：

Y=0.000057x2+0.0061x-0.75127R2=0.9998

结论：

由图1：

Si半导体电压随着温度呈线性相关，且是负相关。

由图2：

温差电偶与温度成正相关，在拟合过程中发现，二次拟合要比一次的拟

合精确的多。

因此温差电偶电压应该与温度成二次关系。

比较两图一直，Si半导体的

温敏线性较好，成的是线性关系，温差电偶电压与温度成二次关系，铂电阻R与T成线

性关系。

3.作图并用最小二乘法处理超导样品测量数据，给出转变温度。

图3：

样品电阻-温度曲线

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图4：

样品电阻-温度电压（最小二乘法）

Y=0.000048x+0.00109R-Square=0.9994

结论：

由图3、4可知：

随着温度下降，R首先以直线下降，在到达一定的温度时，斜

率发生突变的点为转变温度。

对于高温时的数据进行线性拟合，其近似一条直线。

通过对

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于突变处的观察，突变温度约为103K。

4.处理液氮沸点检测数据，给出液氮沸点，液氮温度下超导样品的电阻、三部分测量电路的电流，与温室数据对比，评测系统的精确度和稳定性。

液氮的沸点

77.60K

超导样品电阻

0.000Ω

Pt电阻电流

99.84mA

Si半导体电流

100.01μA

超导样品电流

10.0165mA

Pt的电阻精确到：

0.01mV

0.01mA

Si半导体电阻精确到

：

0.0001V0.01*10^-6A

超导样品精确到：

0.001Mv

0.0001Ma

温差电偶温度计精确到：

0.001Mv

铂U最小28.39mV

I最小为99.84mA

，绝对误差为0.04%

和0.01%

硅电压最小：

0.5155mV

电流：

100.01*10^-6A

，绝对误差为

0.02%和0.01%

样品的电流最小为

10.0165mA

，绝对误差0.001%

所以数据中只有样品和电偶可以到

0，所以整个系统的精度在于这两个数据的测量。

且系统较为灵敏。

稳定性：

IPt=（100.30-99.84）/99.84=0.5%

ISi=（100.01-100.00

）/100.00=0.01%

I样品=（10.173-10.165）/10.165=0.08%

由此可见系统稳定性较好。

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三、实验收获

升温时：

曲线轮廓与降温基本一致，但转折点明显提前了，原来大致103K，而升温时大致

80K。

.

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