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《鐵磁材料居里點溫度測定某實驗》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、Ⅲ基礎物理實驗–185–實驗23 居里點溫度測定實驗一、實驗目的1．初步了解鐵磁物質由鐵磁性轉變?yōu)轫槾判缘奈⒂^機理；2．學習JLD－II型居里溫度測試儀測定居里溫度的原理和方法；3．測定鐵磁樣品的居里溫度。二、實驗儀器JLD－II型居里溫度測試儀，25M數(shù)字存儲示波器。三、實驗原理1.磁介質的分類在磁場作用下能被磁化并反過來影響磁場的物質稱為磁介質。設真空中原來磁場的磁感應強度為，引入磁介質后，磁介質因磁化而產(chǎn)生附加的磁場，其磁感應強度為，在磁介質中總的磁感應強度是和的矢量和，即。設,稱為介質的相對磁
2、導率。根據(jù)實驗分析，磁介質可分為：（1）順磁質，如鋁、鉻、鈾等（2）抗磁質，如金、銀、銅等（3）鐵磁質，如鐵、鈷、鎳等精彩文檔Ⅲ基礎物理實驗–185–鐵磁性物質的磁性隨溫度的變化而改變。當溫度上升到某一溫度時，鐵磁性材料就由鐵磁狀態(tài)轉變?yōu)轫槾艩顟B(tài)，即失去鐵磁性物質的特性，這個溫度稱之為居里溫度，以Tc表示。居里溫度是磁性材料的本征參數(shù)之一，它僅與材料的化學成分和晶體結構有關，而與晶粒的大小、取向以及應力分布等結構因素無關，因此又稱它為結構不靈敏參數(shù)。測定鐵磁材料的居里溫度不僅對磁材料、磁性器件的研究和
3、研制；對工程技術的應用都具有十分重要的意義。????2．鐵磁質的磁化機理外磁場方向圖23-1無外磁場作用的磁疇圖23-2在外磁場作用下的磁疇鐵磁質的磁性主要來源于自由電子的自旋磁矩，在鐵磁質中，相鄰原子間存在著非常強的“交換耦合”作用，使得在沒有外加磁場的情況下，它們的自旋磁矩能在一個個微小的區(qū)域內(nèi)“自發(fā)地”整齊排列起來，這樣形成的自發(fā)磁化小區(qū)域稱之為磁疇。實驗證明，磁疇的大小約為，包含有個原子。在沒有外磁場作用時，不同磁疇的取向各不相同，如圖23-1所示。因此，對整個鐵磁物質來說，任何宏觀區(qū)域的平均
4、磁矩為零，鐵磁物質不顯示磁性。當有外磁場作用時，不同磁疇的取向趨于外磁場的方向，任何宏觀區(qū)域的平均磁矩不再為零。當外磁場增大到一定值時，所有磁疇沿外磁場方向整齊排列，此時鐵磁質達到磁化飽和，如圖23-2所示。由于在每磁疇已排列整齊，因此，磁化后的鐵磁質具有很強的磁性。精彩文檔Ⅲ基礎物理實驗–185–鐵磁物質被磁化后具很強的磁性，但這種強磁性是與溫度有關的，隨著鐵磁物質溫度的升高、金屬點陣熱運動加劇，會影響磁疇的有序排列。但在未達到一定溫度時，熱運動不足以破壞磁疇的平行排列，此時任何宏觀區(qū)域的平均磁矩仍
5、不為零，物質仍具有磁性，只是平均磁矩隨溫度升高而減小。當溫度達到一定時由于分子劇烈的熱運動，磁疇便會瓦解，平均磁矩降為零，鐵磁物質的磁性消失而轉變?yōu)轫槾盼镔|，與磁疇相聯(lián)系的一系列鐵磁性質（如高磁導率、磁致伸縮等）全部消失，磁滯回線消失，變成直線，相應的鐵磁物質的磁導率轉化為順磁物質的磁導率。與鐵磁性消失時所對應的溫度即為居里溫度。3．實驗裝置及測量原理信號輸入圖23-3JLD－II居里溫度測試儀原理圖由居里溫度的定義知，要測定鐵磁材料的居里溫度，從測量原理上來講，其測定裝置必須具備四個功能：提供使樣品
6、磁化的磁場；改變鐵磁物質溫度的溫控裝置；判斷鐵磁物質磁性是否消失的判斷裝置；測量鐵磁物質磁性消失時所對應溫度的測溫裝置。JLD－II居里點溫度測試儀是通過如圖23-3所示的系統(tǒng)裝置來實現(xiàn)以上4個功能的。待測樣品為一環(huán)形鐵磁材料，其上繞有兩個線圈L1和L2，其中L1為勵磁線圈，給其中通入交變電流，提供使環(huán)形樣品磁化的磁場。將繞有線圈的環(huán)形樣品置于溫度可控的加熱爐中以改變樣品的溫度。將集成溫度傳感器置于樣品旁邊以測定樣品的溫度。圖23-4磁滯回線示意圖該裝置可通過兩種途徑來判斷樣品的鐵磁性消失：精彩文檔Ⅲ
7、基礎物理實驗–185–（1）通過觀察樣品的磁滯回線是否消失來判斷。鐵磁物質最大的特點是當它被外磁場磁化時，其磁感應強度B和磁場強度H的關系是非線性的，也不是單值的，而且磁化的情況還與它以前的磁化歷史有關，即B~H曲線為—閉合曲線，稱之為磁滯回線，如圖23-4所示。當鐵磁性消失時，相應的磁滯回線也就消失（變成一條直線）。因此，測出對應于磁滯回線消失時的溫度，就是居里溫度。為了獲得樣品的磁滯回線，可在勵磁線圈回路中串聯(lián)一個采樣電阻R。由于樣品中的磁場強度H正比于勵磁線圈中通過的電流I，而電阻R兩端的電壓U
8、也正比于電流I，因此可用U代表磁場強度H，將其放大后送入示波器的X軸。樣品上的線圈L2中會產(chǎn)生感應電動勢，由法拉第電磁感應定律知，感應電動勢的大小為：（23-1）式中k為比例系數(shù)，與線圈的匝數(shù)和截面積有關。將式23-1積分得：（23-2）可見，樣品的磁感應強度B與L2上的感應電動勢的積分成正比。因此，將L2上感應電動勢經(jīng)過R1C積分電路積分并加以放大處理后送入示波器的Y軸，這樣在示波器的熒光屏上即可觀察到樣品的磁滯回線（示波器用X—Y工作方式）。（2）通
