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系統識別號 U0002-2601200800344700
DOI 10.6846/TKU.2008.00918
論文名稱(中文) 探討在固定磁浮力下,不同磁浮高度與溫度對高溫超導體磁摩擦力之影響
論文名稱(英文) To Study the Effect of different levitational height and temperatures on the Magnetic Fricitional Force of the HTSC under fixed levitation force.
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 物理學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Physics
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 96
學期 1
出版年 97
研究生(中文) 黃健益
研究生(英文) Chien-Yi Huang
學號 693180324
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2008-01-18
論文頁數 72頁
口試委員 指導教授 - 陳偉正
委員 - 錢凡之
委員 - 林昭吟
關鍵字(中) 磁摩擦力
關鍵字(英) YBCO
magnetic frictional force
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
本論文的主要目的在研究高溫超導體YBCO在不同磁浮高度與不同溫度下,與磁摩擦力的關係。經由探討所得到的數據,磁摩擦力與磁浮高度有關。高度愈低,磁場在超導體的強度愈強且其變化量也愈大,總能量之耗損也比較大,磁摩擦力就愈大。
英文摘要
The main objective of this project is to study the behavior of different levitation height of a rotate permanent magnet levitates above a high-temperature superconductor YBCO versus fricitional force under different temperatures .From our experimental data,we found that magnetic frictional force is a function of the the levitation height .Smaller height corresponds to stronger intensity and larger change amount of the magnetic field inside the superconductor .That means more energy lost and large magnetic frictional force .
第三語言摘要
論文目次
目錄
第一章	導論.....................................1
第二章	超導體簡介...............................2
       2-1  歷史沿革..............................2
       2-2  低溫超導體的發展......................2
       2-3  高溫超導體的發展......................3
       2-4  超導體的基本性質......................5
       2-5  非理想第二類超導體...................10
第三章	樣品的製備與實驗設備................... 12
       3-1  單晶顆粒(Single Grain)的製作.........12
       3-2  樣品Sm1Ba2Cu3O7-δ塊材(晶種)的製作..13
       3-3  樣品Y1Ba2Cu3O7-δ塊材的製作...........16
       3-4  實驗系統架構之裝置...................27
       3-5  樣品所使用的相關粉末.................28
第四章	實驗方法與步驟..........................29
       4-1  實驗方法與系統架構...................29
         4-1.1  真空低溫系統.....................29
         4-1.2  樣品的加工處理與放置.............29
         4-1.3  升降式驅動裝置...................30
         4-1.4  數據的讀取.......................30
       4-2  實驗流程與步驟.......................30
         4-2.1  使永久磁鐵水平的浮在超導體上.....31
         4-2.2  驅動永久磁鐵開始轉動.............31
         4-2.3  不同溫度磁鐵轉速的測量...........31
         4-2.4  不同高度磁鐵轉速的測量...........32
第五章	數據結果................................33
       5-1  不同樣品,不同永久磁鐵,於不同磁浮高度下與不同溫度所得之轉速與時間之關係分析.....................33
       5-2  理論分析.............................34
       5-3  磁摩擦力之尋找(頻率對時間微分與頻率之關係).............................................36
第六章	理論分析................................37
第七章	結論....................................40
參考文獻.........................................41
   圖表目錄
圖(2-1.01) Onnes 觀測到的水銀電阻隨溫度的降低而產生遽降的現象........2
圖(2-3.01) 超導臨界溫度自 1911 年起的提升情況………………..................4
圖(2-4.01) 在外加磁場下冷卻可以看出(a)理想導體與(b)超導體的差異…6
圖(2-4.02) 超導體的臨界面………………………………........................................7
圖(2-4.03) 超導體受外加磁場(H)作用之磁化曲線圖………………...…........8
圖(2-4.04) 混合態的正常芯子…………………………………. .………….…. .….9
圖(2-4.05) 混合態的渦旋結構…………………………….…………………..…….9
圖(2-5.01) 理想第二類超導體磁通分布…………………………………..….....…11
圖(2-5.02) 非理想第二類超導體磁通分布…….…………………………….….…11
圖(3-1.01) YBCO 大顆粒超導體塊材、SmBCO 大顆粒晶種塊材…………..….20
圖(3-1.02) YBCO 樣品在零場冷情況下之電性圖……….…..………….........20
表(3-2.01) SmBaCuO123 預燒溫度表……………………..…….….…..…………21
表(3-2.02) SmBaCuO211 預燒溫度表………………...………….…………..……22
表(3-2.03) SmBaCuO123 + 211 燒結溫度表……………………….…...…………23
表(3-3.01) YBCO123+211 燒結溫度表……………………...…….………………24
表(3-3.02) YBCO123 和YBCO211 預燒溫度表……………………………..……25
表(3-3.03) YBCO123 + 211 燒結完成補氧溫度表…………….………….....……26
圖(3-4.01) 磁鐵A 於不同高度之下垂直磁場分佈…………….………….....……42
圖(3-4.02) 磁鐵A 於不同高度之下水平磁場分佈…………….………….....……42
圖(3-4.03) 磁鐵B 於不同高度之下垂直磁場分佈…………….………….....……43
圖(3-4.04) 磁鐵B 於不同高度之下水平磁場分佈…………….………….....……43
圖(4-1.01) 真空低溫系統架構圖………………………...……….…………...……44
圖(4-1.2.01) 樣品座…………………………………………...………...……...........45
圖(4-1.3.01) 升降式驅動裝置……………………………………….………..……..42
表(5-1.01) 不同樣品以不同磁鐵於不同磁浮高度與溫度量測頻率對時間的關係
圖形對照表…….......................................................................................33
圖(5-1.01) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....47
圖(5-1.02) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....47
圖(5-1.03) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....47
圖(5-1.04) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....47
圖(5-1.05) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....47
圖(5-1.06) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....48
圖(5-1.07) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....48
圖(5-1.08) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....48
圖(5-1.09) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....48
圖(5-1.10) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....48
圖(5-1.11) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....49
圖(5-1.12) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....49
圖(5-1.13) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....49
圖(5-1.14) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....49
圖(5-1.15) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....49
圖(5-1.16) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....50
圖(5-1.17) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....50
圖(5-1.18) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....50
圖(5-1.19) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....50
圖(5-1.20) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....50
圖(5-1.21) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....51
圖(5-1.22) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....51
圖(5-1.23) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....51
圖(5-1.24) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....51
圖(5-1.25) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....51
圖(5-1.26) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....52
圖(5-1.27) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....52
圖(5-1.28) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....52
圖(5-1.29) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....52
圖(5-1.30) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....52
圖(5-1.31) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....53
圖(5-1.32) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....53
圖(5-1.33) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....53
圖(5-1.34) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....53
圖(5-1.35) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....53
圖(5-1.36) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....54
圖(5-1.37) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....54
圖(5-1.38) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....54
圖(5-1.39) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....54
圖(5-1.40) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....54
圖(5-1.41) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....55
圖(5-1.42) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....55
圖(5-1.43) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....55
圖(5-1.44) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....55
圖(5-1.45) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....55
圖(5-1.46) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....56
圖(5-1.47) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....56
圖(5-1.48) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....56
圖(5-1.49) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....56
圖(5-1.50) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度5mm 之頻率與時間的關係圖....56
圖(5-1.51) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....57
圖(5-1.52) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....57
圖(5-1.53) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....57
圖(5-1.54) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....57
圖(5-1.55) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度4mm 之頻率與時間的關係圖....57
圖(5-1.56) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....58
圖(5-1.57) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....58
圖(5-1.58) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....58
圖(5-1.59) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....58
圖(5-1.60) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度3mm 之頻率與時間的關係圖....58
表(5-3.01) 不同樣品以不同磁鐵於不同磁浮高度與溫度量測頻率對時間微分與
頻率的關係圖形對照表……...................................................................36
圖(5-3.01) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................59
圖(5-3.02) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................59
圖(5-3.03) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................59
圖(5-3.04) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................59
圖(5-3.05) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................59
圖(5-3.06) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................60
圖(5-3.07) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................60
圖(5-3.08) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................60
圖(5-3.09) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................60
圖(5-3.10) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................60
圖(5-3.11) 樣品1 ,磁鐵A,35K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................61
圖(5-3.12) 樣品1 ,磁鐵A,45K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................61
圖(5-3.13) 樣品1 ,磁鐵A,55K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................61
圖(5-3.14) 樣品1 ,磁鐵A,65K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................61
圖(5-3.15) 樣品1 ,磁鐵A,77K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................61
圖(5-3.16) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................62
圖(5-3.17) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................62
圖(5-3.18) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................62
圖(5-3.19) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................62
圖(5-3.20) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................62
圖(5-3.21) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................63
圖(5-3.22) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................63
圖(5-3.23) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................63
圖(5-3.24) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................63
圖(5-3.25) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................63
圖(5-3.26) 樣品1 ,磁鐵B,35K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................64
圖(5-3.27) 樣品1 ,磁鐵B,45K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................64
圖(5-3.28) 樣品1 ,磁鐵B,55K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................64
圖(5-3.29) 樣品1 ,磁鐵B,65K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................64              圖(5-3.30) 樣品1 ,磁鐵B,77K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................64
圖(5-3.31) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................65
圖(5-3.32) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................65
圖(5-3.33) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................65
圖(5-3.34) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................65
圖(5-3.35) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................65
圖(5-3.36) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................66
圖(5-3.37) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................66
圖(5-3.38) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................66
圖(5-3.39) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................66
圖(5-3.40) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................66
圖(5-3.41) 樣品2 ,磁鐵A,35K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................67
圖(5-3.42) 樣品2 ,磁鐵A,45K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................67
圖(5-3.43) 樣品2 ,磁鐵A,55K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................67
圖(5-3.44) 樣品2 ,磁鐵A,65K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................67
圖(5-3.45) 樣品2 ,磁鐵A,77K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................67
圖(5-3.46) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................68
圖(5-3.47) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................68
圖(5-3.48) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................68
圖(5-3.49) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................68
圖(5-3.50) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度5mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................68
圖(5-3.51) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................69
圖(5-3.52) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................69
圖(5-3.53) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................69
圖(5-3.54) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................69
圖(5-3.55) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度4mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................69
圖(5-3.56) 樣品2 ,磁鐵B,35K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................70
圖(5-3.57) 樣品2 ,磁鐵B,45K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................70
圖(5-3.58) 樣品2 ,磁鐵B,55K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................70
圖(5-3.59) 樣品2 ,磁鐵B,65K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................70
圖(5-3.60) 樣品2 ,磁鐵B,77K,磁浮高度3mm 之頻率對時間微分與頻率的
關係圖.......................................................................................................70
表(5-3.02) 相同樣品,相同磁鐵於不同磁浮高度與溫度之A 值關係圖形對照表
...................................................................................................................36
圖(5-3.61) 樣品1,磁鐵A,溫度35-77K,磁浮高度3-5mm,A 值關係圖形.71
圖(5-3.62) 樣品1,磁鐵B,溫度35-77K,磁浮高度3-5mm,A 值關係圖形.71
圖(5-3.63) 樣品2,磁鐵A,溫度35-77K,磁浮高度3-5mm,A 值關係圖形.72
圖(5-3.64) 樣品2,磁鐵B,溫度35-77K,磁浮高度3-5mm,A 值關係圖形.72
圖(6.01) 磁場對於樣品深度示意圖.....................................................................38
參考文獻
參考文獻
1.呂台華、吳景淼等(1998)。超導體簡介。台北市:台灣書店。
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