铁磁性材料居里点的测定

《铁磁性材料居里点的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、铁磁性材料居里点的测定一实验目的1.通过实验，对感应电压输出随温度升高而下降的现象进行观察，初步了解铁磁性材料在居里温度点由铁磁性变为顺磁性，从了解整个磁性材料参数变化的微观机理。2.用感应法测定磁性材料的—T曲线并求出其居里温度。二实验设备居里点实验仪（QS—CT型）三实验原理1．基本原理物质的磁化可分为抗磁性，顺磁性和铁磁性三种。具有铁磁性的物质称为铁磁体。铁、镍、钴、镝等元素的多种合金就是铁磁体。在铁磁体中，相邻原子间存在着非常强的交换耦合作用，这种相互作用促使相邻原子的磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的区域。自发磁化只发生在微小的区域（

2、体积约为m3,其中含有1017－1021个原子），这些区域称为磁畴。在没有外磁场作用时，在每个磁畴中，原子的分子磁矩均取向同一方位，但对不同的磁畴，其分子磁矩的取向各不相同，见图1，其中图1（a）为单晶磁畴结构示意图，图1（b）为多晶磁畴结构示意图。磁畴的这种排列方式，使磁体能量处于最小的稳定(b)(a)图1状态。因此，对整个铁磁体来说，任何宏观区域的平均磁矩为零，物体不显示磁性。在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能低于磁矩与外磁场反向排列时的磁能。结果是自发磁化磁矩与磁场成小角度的磁畴处于有利地位，磁畴体积逐渐扩大；而自发磁化磁矩与外磁场成较大角

3、度的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增加磁场，使所有磁畴沿外磁场方向整齐排列，这是磁化达到饱和，图2是某单晶结构磁体磁化过程的示意图。5铁磁性物质的磁化与温度有关，存在一临界温度TC称为居里温度（也称居里点）（如图3）。当温度增加时，由于热扰动影响磁畴内磁矩的有序排列，但在未达到居里温度TC时，铁磁体中分子热运动不足以破坏磁畴内磁矩基本的平行排列，此时物质仍具有铁磁性，仅其自发磁化强度随温度升高而降低。如果温度继续升高达居里点时，物质的磁性发生突变，磁化强度M（实为自发磁

4、化强度）剧烈下降！因为这时分子热运动足以使相邻原子（或分子）之间的交换耦合作用突然消失，从而瓦解了磁畴内磁矩有规律的排列。此时磁畴消失，铁磁性变为顺磁性。磁畴的出现或消失，伴随着晶格结构的改变，所以是一个相变过程。居里点和熔点一样，因物质不同而不同。例如铁、镍、钴的居里点分别为1043K、631K、1393K。5图3图22.实验原理在磁环上分别绕线圈A，B，并在A线圈上通激励电流，则B线圈上感应电动势的有效值为：=4.44fNφm(1)f为频率，N为线圈的匝数，φm为最大磁通。φm=Bm•S(2)S是磁环的截面积，Bm是最大磁感应强度，即磁感应强度正弦变化的

5、幅值。又因为（3）μ是磁导系数或磁导率，在SI制中单位为亨/米。把（2）（3）式代入（1），得：=4.44fNSμ是磁场强度的幅值，当激励电流稳定成正弦变化，则稳定，即得∝μ即当μ=0时，感应电动势=0，此时温度TC称居里点，该状态有居里点之称。图4显然，我们完全可用测出的—T曲线来确定温度TC。具体说，在—T5曲线斜率最大处作其切线，并与横坐标轴相交的一点即为温度TC。如图4所示，这是因为在居里点时，铁磁材料的磁性才发生突变，所以要在斜率最大处作切线。又因为在居里点以上时，铁磁性已转化为顺磁性。因本实验交变磁场较弱，所以对顺磁性物质引起的磁化是很弱的，但是

6、有一个很小的值，故—T曲线不能与横坐标相交。图5四、实验装置图51.耐高温绝缘玻璃管2.加热电炉丝3.集成温度传感器4.铁氧铁（被测样品）5.固定架6.印刷板7.提供加热电流的电源部分8.测温显示部分9.激励电源10、感应电流测量部分实验仪分测量部分和实验部分。（1）实验部分：如上图所示，包括①被测样品和加热电炉丝；②集成温度传感器；③激励线圈和感应线圈，以上各部分都要装在一个底座上。（2）测量部分：（面板图）如图6接线柱“接激励线圈”为线圈A提供激励电源，使稳定，激励电源的输出电流应稳定；接线柱“接电热丝”为电炉丝提供加热直流电流；B线圈的感应电动势从接线

7、柱“接感应线圈”一端输入；接线柱“接温度传感器”接的是集成传感器AD590的输入，通过内部电路的补偿、放大，在“温度显示”框中显示当前温度值；切换开关打到“接感应线圈”电压显示（mv）接感应线圈加温控制激励电流接温度传感器接电热丝接激励线圈温度显示（℃）图6一边时，“电压显示”框中显示的是串在线圈A上的取样电阻（51Ω）上的电压。利用面板上的两个调节器可分别调节“加温控制”5电流大小和加在线圈A上的激励电压的大小。温度定标在出厂已经完成。仪器的安装（1）对照接线柱的颜色，把实验部分中加热电流的手枪插头插到面板对应的接线柱上。（2）再参照颜色把实验部分的感应电

8、压，激励电压的手枪插头接到面板对应的接线柱上。（3）