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超導(dǎo)磁懸浮磁滯現(xiàn)象的動態(tài)理論研究(留存版)

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【正文】 in La2xSrxCuO4 measured by a vibrating reed,’’ Phys. Rev. B 42, 10796–10800 (1990).[40] Y. B. Kim, C. F. Hempstead and A. R. Strand, ‘‘Critical persistent currents in hard superconductors,’’ Phys. Rev. Lett. 9, 306–309 (1962).[41]. Brandt E H, 1996 Phys. Rev. B 54 (6) 4246. [42]. Brandt E H, 1998 Phys. Rev. B 58 (10) 6506. [43]. Qin M J, Li G, Liu H K, and Dou S X, Brandt E H, 2002 Phys. Rev B 66 (10) 024516.[44] Raphael B. Kasal, Rubens de Andrade Simulation of Dynamic Levitation Force Taking Flux Creep Into Account , JUNE 2007,21582161[45] . Herrmann, C. Cottevielle,G. Duperray, , T. Verhaege,C. Albrecht, ,“Cryogenic load calculation on high current lead,” Cryogenics, vol. 33, pp. 555–562, 1993.[46] T. Rettelbach and G. J. Schimitz, “3D simulation of temperature, electric field and current density evolution in superconducting ponents,” Superconductor Science and Technology,–653,2003.[47] J. Grundmann, M. Lindmayer, R. Rockelein, and W. Schmidt, “Simulation of HTS switching with the finite element analysis program ANSYS,” Superconductor Science and Technology, vol. 16, –565, 2003.[48] 楊萬民,周廉,馮勇等,Effect of grainalignment on the levitation force of meltprocessed YBCO bulk Vol 8 No 7 1999 533538.V. 致謝首先感謝我的導(dǎo)師李平林教授,李老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、認(rèn)真的工作態(tài)度和開闊的事業(yè)令我敬佩。 N. Koshizuka, F. Ishikawa, H. Nasu, M. Murakami, et al., Phys. C 378 (2001) 11.[7] Wang J J, He C Y, Meng L F, . 2003 . 16 527 533[8] J. R. Hull, E. F. Hilton, T. M. Mulcahy, Z. J. Yang, and A. Lockwood, “Low friction in mixedmu superconducting bearings,’’ J. Appl. Phys. 78(11), 6833–6838 (1995).[9] J. R. Wang, P. X. Zhang, L. Zhou, M. Z. Wu, W. Gawalek, P. Gornert, H. Weh, in: 15th Inter. Conf. on Magnet Technol., Beijing, October 20 24, 1997.[10] F. C. Moon, M. M. Yanoviak, R. Ware. Hysteretic levitation forces in superconducting ceramics [J]. Appl. Phys. Lett., 1988, 52 (18): 15341536. [11] K. Hiroaki, O. Assushi. Measurement and analysis of lateral forces between magnets and highTc superconductors [J]. J. Appl. Phys., 1995, 77 (2): 770778]. [12] M. Masato, O. Terutugu, F. Hiroyuki, et al. Large levitation force due to flux pinning in YBaCuO superconductors fabricated by meltpowdermeltgrowth process [J]. Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, vol. 29, Nov. 1990, p. L19911994.[13] P. Boegler, C. Urban, H. Rietschel, et al. Standardized mesurements of interaction forces in autostable superconducting magnetic bearings[J] . Appl Supercon, 1994, 2 (5): 315325.[14] E. Postrekhin, K. B. Ma, W. K. Chu, IEEE Appl. Supercond. 11 (2001) 1984.[15] Wang X R, Song H H, Ren Z Y, . 2003 Phys. C 386 536 539.[16] N. D. Valle et. al. 2008 Appl. Phys. Lett. 92 042505。圖8和圖9為可以做為標(biāo)準(zhǔn)的相對更好的磁懸力測量結(jié)果。 圖5 理想二類超導(dǎo)體中渦旋分布隨外磁場逐漸增大的過程中的變化4. 非理想二類超導(dǎo)渦旋的分布 上面我們簡要敘述了理想二類超導(dǎo)體的磁化行為,而實(shí)際的超導(dǎo)體都不會是完全理想的超導(dǎo)體,其內(nèi)部存在各種各樣的缺陷和雜質(zhì),如:雜質(zhì)(impurities),空位(vacancies),位錯(dislocations),雙晶(twins),堆垛(stacking faults),局部缺陷(local defects),超導(dǎo)母體中添加的非超導(dǎo)相(added nonsuperconducting phases in the superconducting matrix) ,高能離子輻照而產(chǎn)生柱狀缺陷(columnar defects created by irradiation with highenergy ions) [34],[35]。 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目: 超導(dǎo)磁懸浮磁滯現(xiàn)象的動態(tài)理論研究 指導(dǎo)教師: 李 平 林 職稱: 教 授 學(xué)生姓名: 胡 素 磊 學(xué)號: 20072200114 專 業(yè): 物 理 學(xué) 院(系): 物理工程學(xué)院 完成時(shí)間: 2011年5月20日 2011年 6 月 1 日超導(dǎo)磁懸浮磁滯現(xiàn)象的動態(tài)理論研究摘要 本文從磁通量子在變化外磁場中成核、穿透、釘扎并排出的角度,研究了二類超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)的磁滯現(xiàn)象,認(rèn)為超導(dǎo)懸浮力來源于表面邁斯納抗磁電流,和單個(gè)磁通量子渦旋分別與外場相互作用,并證明了渦旋密度梯度等效電流和外場的相互作用,本質(zhì)上,就是所有磁通量子渦旋和外場相互作用的總和,而磁通渦旋從表面穿透和排出過程的不對稱,和由于超導(dǎo)體不同幾何形狀所導(dǎo)致的幾何勢壘引起的的不可逆性,以及磁通渦旋在超導(dǎo)體內(nèi)部運(yùn)動耗散的能量,導(dǎo)致了二類超導(dǎo)體在變化外磁場中的磁滯現(xiàn)象,其中后者占據(jù)的比重遠(yuǎn)大于前者,進(jìn)而精確計(jì)算了在永磁體產(chǎn)生的高度不均勻的變化外磁場中的懸浮力,得到了與實(shí)驗(yàn)相符的結(jié)果,為理解二類超導(dǎo)磁滯現(xiàn)象,更好地應(yīng)用高溫超導(dǎo)體提供了新的視角和基礎(chǔ)。 圖3 單個(gè)磁通量子渦旋的結(jié)構(gòu) 圖4 理想二類超導(dǎo)體渦旋均勻分布示意圖 磁通線在二類超導(dǎo)體中的穿透在磁通渦旋的內(nèi)部產(chǎn)生正常態(tài)的芯(如圖1所示),隨著外磁場的增加,渦旋與渦旋之間的排斥力,使得磁通量子渦旋逐漸向超導(dǎo)體內(nèi)部移動,而渦旋中心正常態(tài)芯的運(yùn)動會引起能量的耗散,由此看出,渦旋的運(yùn)動是造成磁滯能量損失的根本來源,與二類超導(dǎo)體內(nèi)部有沒有缺陷沒有關(guān)系,而且即使是對于沒有任何缺陷的理想二類超導(dǎo)體,在變化的外磁場中也會產(chǎn)生磁滯能量損失,(接下來我們將會看到材料中的缺陷如果對超導(dǎo)體的磁化曲線和力距離曲線產(chǎn)生影響),同樣,如果將這個(gè)過程反過來,即外磁場隨后再逆向減小到零,其磁化曲線便由三部分構(gòu)成,其一是表面抗磁電流的可逆部分,其二是渦旋運(yùn)動所造成的不可逆部分,第三部分便是由于表面勢壘對于渦旋進(jìn)入和排出過程的不對稱性造成的不可逆性。圖7為場冷條件下分別測量的超導(dǎo)體與磁鐵在z軸方向磁懸浮力與距離的變化曲線。 N. Koshizuka, F. Ishikawa, H. Nasu, M. Murakami, et al., Phys. C 386 (2002) 444.[6] J. R. Hull et al 2005 Supercond. Sci. Technol. 18 S1。 Q. G. Lin Phys. Rev. B 74(2) 024510(2006).[32] F. Hellman, E. M. Gyorgy, D. W. Johnson, Jr., H. M. OBryan, R. C. Sherwood, J. Appl. Phys. 63 447 (1988). [33] L. C. Davis, E. M. Logothetis, R. E. Soltis,
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