[发明专利]一种高温超导倒挂磁悬浮演示实验教具

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导倒挂磁悬浮演示实验教具，属于高温超导教学与应用技术领域。 

背景技术

1911年荷兰科学家Onnes在测量低温下水银电阻率的时候发现了水银电阻消失的现象，这种现象被称为零电阻性，人们把这种电阻接近零的材料叫做超导体。随后，人们发现超导体处于超导态时存在两个基本特性，一是零电阻效应，二是完全抗磁性(又称迈斯纳效应)。对学生及普通群众来说，对完全抗磁性往往不好理解。 

目前在上海运行的高速磁悬浮列车就是基于超导体的完全抗磁性原理来实现的。在日常教学中，教师讲解超导基本性质时，学生需先在感官上对磁悬浮有一个基本的了解，再辅以教师专业知识的传授从而掌握超导体的完全抗磁性。在科技展馆中更是由于观众年龄等差异更需要通过一种简单直观的演示装置来普及磁悬浮现象的原理。 

近年来，越来越多的超导展品受到了科技展馆和大中院校的青睐，尤其是以超导磁悬浮列车为主的实验模型。一般这些演示超导材料正悬浮特性的模型的体积较大，需要外接电源以保证模型的正常运行，且在运行中当温度大于临界温度时需要人工介入以防止模型摔坏。而近年来演示高温超导材料的正悬浮特性的模型较多，暂时还未见专门针对演示倒悬浮特性的模型。 

随着科学技术的进步，高温超导材料的研究应用也越来越广泛，近年来中高等院校及展馆对普及此高科技领域的理论知识提出了越来越多的需求，但是现有的教学演示装置，普遍存在着体积大不易携带、需要外接电源、大多只演示超导正悬浮特性等问题。随着超导材料的研究更加深入，有关超导材料各种物理知识的演示装置有着重要的直观指导意义。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种小巧的专门演示超导倒挂磁悬浮特性的演示实验教具，本发明的演示实验教具易携带，无需外接电源，只要充入液氮即可保证模型的稳定运行，且设计了专用的支架以防止模型在温度高于90K时脱落。本发明主要用来演示超 导倒挂磁悬浮性能，以供学生和观众从不同方面了解完全抗磁性。 

一种新型高温超导倒挂磁悬浮演示实验教具，包括直线轨道、轨道支架、小车、小车旋转支架、加灌液氮漏斗； 

直线轨道包括轨道底板和永磁体轨道，轨道底板采用铁磁性材料，永磁体轨道由铁板和吸附在铁板上的永磁体两部分组成，永磁体轨道吸附固定在轨道底板中，永磁体轨道的高度与轨道底板的高度平行； 

直线轨道的两端连接轨道支架，轨道支架采用绝缘材料，用来固定直线轨道； 

小车旋转支架位于小车下方，小车旋转支架的顶部与底部采用螺旋方式连接，高度能够上下调节，采用绝缘材料； 

小车包括外壳、保温层、内层，保温层位于外壳与内层之间； 

内层为高温超导块材，每个块材之间设有空隙，空隙用于储存液氮，紫铜圆环连接小车内层，使液氮通过紫铜圆环流入到小车内层，且紫铜圆环上设有液氮进气口和液氮出气口，其中液氮进气口在加灌液氮时，连接加灌液氮漏斗； 

加灌液氮漏斗、固定支撑架采用分块式设计，当小车加灌液氮时，固定支撑架固定在直线轨道上，加灌液氮漏斗通过固定支撑架固定，加灌液氮漏斗连接小车液氮进气口，通过加灌液氮漏斗为小车内空腔加灌液氮；当加灌液氮完成时，加灌液氮漏斗与固定支撑架分离，固定支撑架与直线轨道分离； 

加灌液氮漏斗、固定支撑架采用绝缘材质。 

本发明的优点在于： 

本发明提供的实验教具小巧、易携带、不需外接电源、使用安全方便、寿命长等。 

本发明散热性良好，通过加入液氮装置，可以对运行中产生的温度及时散热，防止运行中当温度大于临界温度时需要人工介入以防止模型摔坏。 

附图说明

图1为高温超导倒挂磁悬浮演示仪器的结果示意图。 

图2为本发明的直线轨道示意图。 

图3为本发明的小车旋转支架示意图。 

图4为本发明的漏斗示意图。 

图5为本发明的YBCO块材示意图。 

图6为本发明的小车内层示意图。 

图7为本发明的小车示意图。 

图8为本发明的小车剖面示意图。 

图中： 

O—直线轨道；A—轨道底板；B—永磁体轨道；C—轨道支架；D—小车；E—小车旋转支架；F—漏斗。 

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。