是时候让你见识真正的超导磁悬浮了!

作者: 雾里熊&Fi&Lixy

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-02-16 11:38:29

本文介绍了超导磁悬浮的演示实验,包括实验器材、实验过程和原理解说,展示了超导体的迈斯纳效应及其在磁场中的悬浮现象。

是时候让你见识真正的超导磁悬浮了!正经玩每周六会推送一个好玩的科学实验,希望能给您带来乐趣,知识与陪伴。向我们分享你的实验视频,还有机会领取小礼品哦!超导、磁悬浮每个词都这么高大上,大家可能都听过,但你对它们的了解有多少呢?

这一期,小编冒着被骂的风险,给各位粉丝们带来了别样的新年礼物——演示实验,还是关于超导磁悬浮的演示实验,有木有很激动,大家赶紧准备好小板凳,这一期咱们只看不做,绝对让大家一饱眼福!想要投稿的小伙伴,可以等下期再动手哦。实验器材:所标杯、防护手套、塑料筷、圆形磁铁、液氮、超导体(钇钡铜氧)气球、新鲜树叶。

实验过程:首先让大家见识一下液氮的温度到底低到什么程度,这个紫色小碗中盛的就是液氮哦,把一片新鲜树叶放进去,瞬间就被。。。细心的小伙伴还可以发现,小碗中的液氮是在沸腾的,用筷子轻轻敲两下,叶子立马碎成了渣渣。那吹好的气球放入液氮会怎么样呢?可以看到,气球在已肉眼可见的速度变小,气球越来越小,在液氮中,气球完全变成了一枚“煎蛋”。

将我们的“煎蛋”取出,已经完全看不出它之前的模样,忽然“煎蛋”竟然开始慢慢膨胀,气球又完好的回来了,哈哈哈。接下来,把超导体放入液氮中,让超导体的温度瞬间降低,取出超导体,将超导体放在圆形磁铁上,给它一个初速度,超导体竟然悬浮着跑了起来。将手指放在铁磁上,注意不要接触到超导体,温度太低容易冻伤,超导体淡定的从手指上方悬浮穿过,丝毫没有受到影响,即使将整只手都放在磁铁上,对超导体也毫无影响。

那如果将磁铁翻过来呢?超导体会不会掉落下来?完全不会哦,超导体在磁铁下方依然快乐的悬浮着,毫无影响。但是,如果超导体的温度升至室温,它还能悬浮在磁铁上吗?为什么液氮如此重要?原理解说:实验中的超导体是钇钡铜氧,化学式为YBa2Cu3O7,是著名的高温超导体,它的超导转变温度在77K以上,这个温度高于液氮的沸点,所以实验中我们才能用液氮进行冷却。

在达到超导转变温度后,钇钡铜氧会展现出超导的性质,迈斯纳效应,即表现出完全抗磁性,所以当超导体放置在磁体上方时,为保证完全抗磁性,超导体会产生一个与外磁场相反的磁场,在超导体内部磁场抵消,没有磁感线穿过,这样超导体与磁体之间会有一个斥力,与超导体的重力平衡,对外就表现为磁悬浮。

至于实验中的叶片和气球,在遇到极低温时,叶片中的水迅速冷冻结冰,叶片变得硬邦邦,用筷子一戳就碎了,气球中的空气遇冷紧缩,占据的空间迅速缩小,又加之部分空气液化,更加剧了空间的紧缩,对外就表现为:一个瘪气球。关于超导体,你还知道什么?在留言区畅所欲言吧!留言区点赞前两名将获得精美图书一份!上期回顾No.140 甜甜圈和诺奖的关系,用一张纸也能掰扯掰扯。

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