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1、2006年10月绵阳师范学院学报Oct.,2006第25卷第5期JournalofMianyangNormalUniversityVol.25No.5磁性材料居里温度的观察与测量研究代伟(西华师范大学物理与电子信息学院,四川南充637002)摘要:介绍了一种观察磁性材料居里温度的实验方法。同时利用RL交流电桥测量了磁性材料的居里温度,并讨论了工作频率和工作电压的变化对测量结果的影响。关键词:居里温度;RL交流电桥;磁性测量;磁性材料中图分类号:O44115文献标识码:A文章编号:16722612x(20
2、06)0520026204杯中并配置适当的电热元件以及高温硅油组成的油1引言浴中,给样品提供可连续变化的温度,为确保实验过程的安全,加热电源用交流18～28V的低压电。然铁磁性材料的居里温度是该类材料由铁磁性转后给样品加热,当加热到大约75℃时会看到样品会变为顺磁性的相变温度,是反映铁磁性材料内在磁突然被弹起。这说明样品在75℃时基本上失去了学性质的主要物理参量。目前,在大学物理实验教磁性,此时磁力与样品重力之和小于弹力,所以样品学中,一般以用示波器观察铁磁性材料动态磁滞回[1]被弹起。其效果类似于家中
3、的电饭锅在饭煮好后加线随温度变化的方法来测量居里温度。此方法热开关自动跳开一样。因为它们动作的原因都一优点是比较直观,但由于环形样品尺寸过大,样品内样,都是由于磁性材料的温度达到居里温度后失去部温度不均匀,从而引起输出感应电压随温度的变了磁性,材料由铁磁性转变为顺磁性。这时磁性材化在居里温度附近的升降曲线不重合,因此测量精料磁力几乎为零所致。用该装置来观察磁性材料的度低。另一种方法是用RLC交流电桥来测量环形[2]居里温度特性方法虽然简单,但效果明显、直观。会样品的居里温度。此方法存在与前一种方法类使学
4、生对磁性材料的居里温度特性留下一个非常深似的不足,因此测量精度同样较低。本文提出用弹刻的印象。簧和磁性材料磁力之间的相互配合来观察磁性材料的居里温度特性,同时提出利用RL交流电桥测量磁性材料居里温度的方法。此方法所用样品尺寸很小,并且对样品形状没有任何要求,测量精度高。2居里温度特性观察实验装置如图1所示,实验中所用样品为居里温度Tc约75℃的锰锌铁氧体软磁材料,样品尺寸为<=30mm,h=10mm。实验中将自制的铁棒加工成阶梯状的圆柱。然后在小圆柱外面套上一圆柱型螺旋压缩弹簧,让弹簧的弹力稍大于样品的
5、重力与图1实验装置示意图磁力,即在常温情况下样品和铁棒在磁力的作用下Fig.1Chartofexperimentequipment是粘连在一起的。然后把整个装置放入不锈钢保温收稿日期:2006203225作者简介:代伟(1964-),男,副教授,主要从事大学物理实验教学与研究工作.·26·代伟磁性材料居里温度的观察与测量研究3一般的居里温度测量方法311用示波器观察铁磁性材料动态磁滞回线测量居里温度在过去的大学物理实验中一般用示波器来测量磁性材料的居里温度。实验中所用样品为居里温度Tc约75℃的锰锌铁氧
6、体软磁材料,测量线路如图2所示。我们从显示屏上可直接看到磁滞回线。当磁环被加热到一定温度时,示波器上的磁滞回线即行消失。对应于磁滞回线刚好消失时磁环的温度,即为磁环的居里点。实验中加热所用的方法与前面的方法相同。只是在加热过程中由于环形样品的尺寸图3交流电桥过大,会造成样品内部的温度不均匀,硅油温度将与Fig.3Alternatingcurrentbridge铁氧体实际温度不同,加热时,铁氧体温度低于油输出电压信号V0近乎为零。当在线圈内置入铁磁温,测得的居里温度大约为(7615±1)℃。降温时,性材料
7、样品时,线圈的电感值将增大,引起交流电桥失去平衡,输出电压信号V0不为零。当温度在居里铁氧体温度高于油温,测得的居里温度大约为(73温度附近时,输出电压信号V0将出现快速变化。而±1)℃。由于这种滞后现象的存在,使得升温和降温度高于居里温度点后,因铁磁性材料此时为顺磁温时测得的居里温度不一样,因此用这种方法测量态,输出电压信号V0将趋近零,这时交流电桥恢复居里温度精度低。平衡。实验中所用样品仍为居里温度Tc约75℃的锰锌铁氧体软磁材料。我们测量V0随温度变化的升温和降温曲线(f=115kHz,VPP=0
8、19V),在测量过程中,升温时加热电压为18V,没有控温措施,而降温时为自然降温。结果如图4所示。由图4可以看出,2条曲线不重合。产生误差的原因:一是该电桥只适合测量低QX值的电感;二是该电桥是将电感和电容相比较,线圈的自感对试验结果会产生较大图2用示波器测量动态磁滞回线的影响;三是环形样品尺寸过大测量中铁氧体温度Fig.2Surveysthedynamichysteresisloopwiththeoscillo2滞后油温。所以此方法存在与
