《超导磁悬浮磁滞现象的动态理论研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超导磁悬浮磁滞现象的动态理论研究（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超导磁悬浮磁滞现象的动态理论研究 郑州大学毕业设计（论文） 学生姓名： 胡 素 磊 学号： 20072200114 专 业： 物 理 学 院（系）： 物理工程学院 完成时间： 2011年 6 月 1 日 摘要 本文从磁通量子在变化外磁场中成核、穿透、钉扎并排出的角度，研究了二类超导体磁悬浮系统的磁滞现象，认为超导悬浮力来源于表面迈斯纳抗磁电流，和单个磁通量子涡旋分别与外场相互作用，并证明了涡旋密度梯度等效电流和外场的相互作用，本质上，就是所有磁通量子涡旋和外场相互作用的总和，而磁通涡旋从表面穿透和排出过程的不对称，和由于超导体不同几何形状所导致的几何势垒引起的的不可逆性，以及磁通涡旋在超导体内
2、部运动耗散的能量，导致了二类超导体在变化外磁场中的磁滞现象，其中后者占据的比重远大于前者，进而精确计算了在永磁体产生的高度不均匀的变化外磁场中的悬浮力，得到了与实验相符的结果，为理解二类超导磁滞现象，更好地应用高温超导体提供了新的视角和基础。 关键词：二类超导，悬浮，涡旋，磁滞 Dynamic Theoretical Modeling on Type-II Superconductor Levitation Hysteresis Phonomenon Abstract From the perspective of flux quantum nucleation, penetration, p
3、inning, and discharged in a changing external magnetic field, we simulated the dynamic response of Type II superconductors, specifically, type-II Superconductor magnetic levitation system hysteresis phenomenon, in the process of a permanent magnet close to and away from Superconductor. We showed tha
4、t the origin of superconducting levitation force is that, the surface Meissner current, magnetic flux quantum vortex interaction between external magnetic field, respectively. And we proved that macroscopic current due to the vortex density gradient interacting with the external magnetic field, esse
5、ntially, is equivalent to all the flux quantum vortex interacting with the external magnetic field. The asymmetry due to the Bean-Livingston surface barrier, the irreversibility due to the geometric barrier as a results of superconductor different geometric shapes, in the process of the flux vortex
6、penetration and emission from the surface, and the energy dissipation due to flux vortex movement within the superconductor, results in the Type II superconductors levitation hysteresis in the changing external magnetic field, among which, the significance of the last one is much greater than the fo
7、rmer two. And then we calculated accurately the superconductor levitation hysteresis curve subjected to the highly inhomogeneous external magnetic field due to the cylindrical permanent magnet, which is consistent with the experimental results. Our results provides a new perspective and foundation f
8、or understanding the type-II Superconductor levitation hysteresis phonomenon and better application of superconductor. Key words: type-II Superconductor, levitation, vortex, hysteresis 2 目录 摘要 . 2 目录 . 3 I.引言 . 4 II. 理论推导 . 5 1. 永磁体产生的磁场 . 5 2. 迈斯纳表面电流. 6 3. 理想二类超导涡旋的分布. 7 4. 非理想二类超导涡旋的分布 . 8 5. 等效电
9、流 .10 6. 穿透场的前锋 .12 7. 场冷悬挂与侧向稳定性 .15 III. 结果与讨论 .16 IV.参考文献 .21 V. 致谢 .24 3 I.引言 只要存在一个平衡物体重力的作用力，便可以实现物体的漂浮或自由悬浮，漂浮可以由不同的方法获得(通过空气束，声压，电磁力)1，然而自由悬浮现象却更加奇特，对于这些悬浮技术，稳定性都是关键问题，而二类超导体-永磁体系统却可同时实现这两个功能2，尤其是铜氧高温超导体具有远高于常规超导体的临界转变温度，临界磁场，这些现象不论在学术上而且在技术应用上都是十分重要的，从实用的角度来看，超导体在磁体上方的漂浮对于高温超导材料的商业化是十分核心的问题
10、34，如广泛用于磁轴承5，能量储存系统67，电力发动机8，磁悬浮列车9等等场合，而这些应用都有赖于人们对二类超导体在变化外磁场的响应有深入准确的理解和定量具体的描述，因此研究二类超导体在变化外磁场中的性质已经成为世界各国的超导科技工作者一个十分重要的研究领域，而超导磁滞现象更是其中的核心关键问题。 从1957年二类超导体在理论上确定以来，经过五十年的发展，无论上实验探索，还是理论研究，都取得了丰硕的研究成果，在实验上, Moon10，Horoki11，Masato12和Boegler13等人详细研究了高温超导磁悬浮力的滞回特征，测量了悬浮超导体的竖直方向的悬浮力，并且展示出悬浮系统的几个主要的特性，这些测量结果被几个小组进一步研究，最后确定了悬浮力和垂直距离关系，发现准静态下运动速度对悬浮力的影响较小14，悬浮力随临界电流密度增大及随温度降低而增大15；在变化磁场中呈现磁滞现象16，以及受样品形状和大小17,18，材料19,20, 晶粒取向21,2
