演示内容：

定性观察超导体对永磁铁的排斥作用形成磁悬浮现象，以获得对超导现象的直观了解。

仪器装置：

超导磁悬浮车演示装置由环形轨道，驱动装置及超导小车模型组成。

轨道由铁环和吸附其上的NdFeB永久磁铁材料构成。沿轨道宽度方向，磁铁极性呈S－N－S－N交替，形成4 个磁铁环。沿长度方向，环的磁极性相同。小车内部为低温容器，用来放置钇钡铜氧超导材料。

实验原理：

谈到超导体，人们首先想到的就是它没有电阻，其实除零电阻效应外，超导体还具有另一独特的性质---完全抗磁性，也称作迈斯纳效应。

当将一个永久磁铁移近YBCO超导体表面时，磁通线从表面进入超导体内部，在超导体内形成很大的磁通密度梯度，感应出体电流，从而对永久磁铁产生排斥；当永久磁铁远离超导体移动时，在超导体内感应出反向的体电流，对永久磁铁产生吸引。与常规永久磁铁之间同性相斥，异性相吸的作用不同，超导体与永久磁铁之间的作用与超导体的励磁过程有关。基于超导体和外磁场之间的这种既排斥又相吸的相互作用，不论是超导体还是永久磁铁都可以克服自身重力，悬浮或倒挂在对方的上面或下面。

通过本装置可以直观地观察超导体悬浮在磁体表面的实验现象，有助于学生更形象地理解超导材料的特性。

当钇钡铜氧超导材料被冷却到液氮温度（－196℃）时，就从正常态转变为超导态。安装在车体内的超导材料处于一个垂直方向的变化磁场中，从而在超导体内感应出屏蔽电流。超导体的零电阻效应使屏蔽电流不衰减。由屏蔽电流产生的磁场与轨道磁场相互排斥，当排斥力大于重力时，车体就可以悬浮在空中。在冷却过程中，由于超导体的磁通钉扎效应，车体得以稳定的悬浮在轨道上方。

当悬浮着的车体运动时，沿轨道长度方向（即车的运动方向）几乎没有磁场变化，因此车体受到的磁阻尼力很小，而沿轨道横向磁场梯度大，车体受到的磁阻尼力很大，所以小车可以被约束在轨道上运动。由于悬浮车和轨道之间没有直接的接触摩擦，只要沿轨道延伸方向给车体一个很小的推动力，悬浮车就将沿轨道方向运动。如果轨道磁场非常均匀（没有磁阻尼的理想状态），且车体在封闭的真空状态下运动，车的运动速度将不会衰减。

磁浮车的驱动（启动、加速和减速）可以靠旋转磁场控制

实验步骤：

将车体内低温容器横向居中放置在轨道直线段上场冷，车与轨道之间垫一非磁性片，使车体底部与轨道间距为约6—8 毫米。向车体容器中注入液态氮，使超导体完全冷却（约3分钟）后，撤去垫片，车体将悬浮在轨道上。装上车体外壳，然后沿轨道延伸方向轻推车体，使悬浮车运动。本装置设有一个箍有四块磁体的转轮，由直流电机驱动，形成一个旋转磁场，可以利用它推动小车运动。若通过旋转轮为磁浮车加速，请先为旋转轮电机接通电源，然后通过调整转轮与车体的距离及转速（改变变压器电压）及方向（改变电流方向）可控制磁浮车的行进速度和方向。如演示时间比较长，则在演示过程中可向车体容器中添加液氮，只要保持车中超导体浸泡在液氮中，车体就会一直保持悬浮状态。

注意事项：

1 ．本装置轨道和加速转轮采用的是磁场很高的钕铁硼永磁体，对手表、手机、相机等精密仪器会有影响，请注意这些物品要与轨道保持20 厘米以上的距离。

2 ．轨道和加速转轮磁场很高，会和铁磁性物品间产生很大的吸引力，因此这些物品一定要远离轨道，以免造成人员或物品的伤害。

3 ．用来冷却超导材料的液氮为零下196 ℃，操作时要戴皮革手套（切勿使用棉、线手套），以免冻伤。