铁磁材料居里温度测试实验
居里温度的测定 实验报告
居里温度的测定实验报告一、实验目的1.了解居里温度的概念和测量方法；2.掌握居里温度的测量实验方法，学习使用实验仪器测量样品的电容变化值；3.实验中讲解电容变化与相变的关系，了解传统物理学的局限性。
二、实验原理居里温度是材料在物理性质上的一个临界点，其以下推广为：在低于居里温度时，铁磁体材料的磁矩方向是有序排列的，而在高于居里温度时，磁矩方向由有序变为无序。
因此，可以通过测量样品的电容变化值，得到居里温度。
三、实验步骤1.实验前清洗所有试验仪器。
2.准备试验样品，将其放置在试验装置中。
3.使用热水槽进行加热，保持温度平稳，直至100°C。
4.使用温度计测量试验样品的温度。
5.使用电容计测量试验样品的电容变化值，记录数据。
6.以5°C为温度间隔进行多次测量，直到样品的磁性变化稳定。
7.记录数据，绘制样品电容与温度变化曲线。
四、实验结果通过实验测量，我们得出了以下结果：样品的居里温度为：82℃温度（℃）电容变化（pF）70 300我们取样品的温度范围为70℃-100℃，通过测量其电容变化值，得出样品的居里温度为82℃。
五、实验分析通过实验结果，我们可以看到样品的电容变化值随温度的升高而减小，在样品的居里温度范围内发生了明显的变化。
其原因在于，磁性相变时，样品不同部分的电容值不同，导致整个样品的电容值随着温度变化而发生了变化。
通过上述分析，我们可以看到居里温度的测量方法非常简单，只需要测量样品在不同温度下的电容变化即可。
但是，这种传统的测量方法有其局限性，因为它基于经典物理学的理论，没有考虑到量子效应的影响。
六、思考题1.量子效应对居里温度有什么影响？量子效应对居里温度的影响很大，因为量子效应下，物质的行为与经典物理学预测的不同。
例如，当离子化程度高时，电子可能以一种非常奇怪的方式通过晶格进行传递，导致物质在低温下的电阻率异常地高。
2.居里温度与材料的磁矩有什么关系？3.磁相变与其他相变有何不同？磁相变是材料在物理性质上的相变，与正常的从固体到液体的相变不同，它涉及到物质的电磁性质。
居里温度的测量
实验十一 居里温度的测量居里温度是表征磁性材料性质和特征的重要参量，测量磁导率和居里温度的仪器很多，例如磁天平、振动样品磁强计、磁化强度和居里温度测试仪等，测量方法有感应法、谐振法、电桥法等．【实验目的】1. 初步了解铁磁性物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理．2. 学习JZB-1型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法．3. 学会测量不同铁磁样品居里点的方法．【实验原理】磁性是物质的一种基本属性，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，无不具有某种程度的磁性，只是其强弱程度不同而已，这里说的磁性是指物质在磁场中可以受到力或力矩作用的一种物理性质。
使物质具有磁性的物理过程叫做磁化，一切可以被磁化的物质都叫做磁介质．磁介质的磁化规律可用磁感应强度B 、磁化强度M 、磁场强度H 来描述，当介质为各向同性时，它们满足下列关系：()()H H H M H B r m μμμχμμ==+=+=0001 （1）其中m r χμ+=1，r μ称为相对磁导率，是个无量纲的量．为了简便，常把r μ简称为介质磁导率，m χ称为磁化率，m H /10470-⨯=πμ称为真空磁导率，r μμμ0=称为绝对磁导率．H M m χ=．在真空中时0=M ，H 和B 中只需一个便可完全描述场的性质．但在介质内部，H 和B 是两个不同的量，究竟用H 还是用B 来作为描述磁场的本征量，根据磁场的性质有各种不同的表现来选择．因为H 和B 两者描述了不同情况下磁场的性质，它们都是描述磁场性质的宏观量，都是真正的物理量．在某些问题中，比如在电磁感应、霍尔效应、测量地磁水平分量等问题中，由于起作用的是磁通量的时间变化率，牵涉到的是B ；而如果考虑材料内部某处磁矩所受的作用时，起作用的就是H ，比如求退磁能及磁矩所做的功等。
从H B r μμ0=的关系看，表面上B 与H 是线性的，但实际上，由于r μ是一个与m χ值有关的量，而m χ值又与温度、磁化场有关，所以r μ是一个复杂的量，不能简单地从B 与H 的形式上来判断它们之间是线性的，或是非线性的关系．磁体在磁性质上有很大的不同，从实用的观点，可以根据磁体的磁化率大小和符号来分为五个种类。
实验二十 居里点测定
实验二十居里点的测定测量铁磁材料居里温度的方法很多，例如磁称法、感应法、电桥法和差值补偿法等。
它们都是利用铁磁物质磁矩随温度变化的特性，测量自发磁化消失时的温度。
本实验采用感应法。
测量感应电动势随温度变化的规律，从而得到居里点T C。
【实验目的】1．通过实验，对感应电动势随温度升高而下降的现象进行观察，初步了解铁磁材料在居里温度点由铁磁性变为顺磁性的微观机理。
2．用感应法测定磁性材料的曲线ε～T并求出其居里温度。
3．用示波器观测铁磁性材料的磁滞回线和居里温度。
【实验仪器】居里点测定仪附件盒双踪示波器【仪器简介】仪器由加热装置、待测样品、测温部分、加热电源和示波器接口等组成，加热装置由耐高温的石英玻璃罩、瓷柱和镍鉻丝组成，用AD590温度传感器来测量其内的温度，用3位半数字表来显示温度。
测试样品为五种不同居里温度的环形铁氧体件，铁氧体上绕有两组线圈，感应电动势用1999mV的交流数字电压表来显示。
样品的磁滞回线用示波器来形象的显示。
面板上示波器显示框内的X轴接磁场强度H，Y轴接磁感应强度B，X调节用来调节磁场强度H的大小。
面板图见下图。
面板示意图【实验原理】1．基本原理科学实践证明，铁磁物质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。
在没有外磁场的条件下，铁磁物质中相邻原子的电子磁矩具有非常强的交换耦合作用，这种相互作用促使相邻原子的电子自旋磁矩平行排列起来，形成一个个自发磁化达到饱和状态的区域，称为磁畴。
磁畴的几何线度可以从微米量级到毫米量级，形状一般很不规则，在不同材料或同一材料的不同区域有很大的不同。
在没有外磁场作用时，不同磁畴的自发磁化方向各不相同，如图（1）所示。
因此，对整个铁磁物质来说，任何宏观区域的平均磁矩为零，铁磁物质不显示磁性。
当有外磁场作用时，不同磁畴的磁矩方向趋于外磁场的方向，宏观区域的平均磁矩不再为零，这时铁磁物质显示出宏观的磁性，这一过程通常称为技术磁化。
宏观区域的平均磁矩随着外磁场的增大而增大，当外磁场增大到一定值时，所有磁畴的磁矩沿外磁场方向整齐排列，如图（2）所示，任何宏观区域的平均磁矩达到最大值，这时铁磁材料的磁化就达到了饱和。
铁磁性材料居里温度的测定
铁磁材料居里温度的测定铁磁性物质的磁特性随温度的变化而改变，当温度上升至某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称为居里温度,以Tｃ表示。
居里温度是磁性材料的本征参数之一,它仅与材料的化学成分和晶体结构有关,几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数.测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
一、实验目的1.初步了解铁磁性转变为顺磁性的微观机理；2.学习高、低温居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法;3.测定铁磁样品的居里温度.二、仪器用具低温居里点:JLD—Ⅱ型居里温度测试仪,ＧOＳ—6２0型电子射线示波器高温居里点:自制仪器三、实验原理1.基本理论在铁磁物质中,相邻原子间存在着非常强的交换耦合作用,这个相互作用促使相邻原子的磁矩平行排列起来，一个自发磁化达到饱和状态的区域，这个区域的体积约为1０—8m３,称之为磁畴.在没有外磁场作用时，不同磁畴的取向各不相同，如图1所示．因此，对整个铁磁物质来说，任何宏观区域的平均磁矩为零，铁磁物质不显示磁性。
当有外磁场作用时，不同磁畴的取向趋于外磁场的方向,任何宏观区域的平均磁矩不再为零,且随着外磁场的增大而增大。
当外磁场增大到一定值时，所有磁畴沿外磁场方向整齐排列，如图2所示，任何宏观区域的平均磁矩达到最大值，铁磁物质显示出很强的磁性,我们说铁磁物质被磁化了。
铁磁物质的磁导率μ远远大于顺磁物质的磁导率．图1无外磁场作用的磁畴图2在外磁场作用下的磁畴铁磁物质被磁化后具有很强的磁性，但这种强磁性是与温度有关的，随着铁磁物质温度的升高,金属点阵热运动的加剧会影响磁畴磁矩的有序排列，但在未达到一定温度时,热运动不足以破坏磁畴磁矩基本平行排列，此时任何宏观区域的平均磁矩仍不为零,物质仍具有磁性，只是平均磁矩随温度升高而减小。
居里温度的测量实验报告
居里温度的测量实验报告
实验目的：了解居里温度的概念及其测量方法,并学会使用实验仪器测量居里温度。
实验原理：
居里温度又称“居里点”,是指物质发生相变（例如磁性相变或压电相变）时的转变温度。
对于铁磁性材料来说,居里温度是指在该材料磁性相变前,温度和材料磁导率成正比。
居里温度的测量可以通过测量电导率或者磁导率的变化来实现。
实验仪器：
热电偶仪器、高精度恒温水槽、铁磁材料样品。
实验步骤：
1.将实验室温度调节至室温（约为20℃）。
2.准备一个铁磁样品并将它放入恒温水槽中。
3.将铁磁样品加热至较高温度,然后迅速将铁磁样品放入恒温水槽中。
4.使用热电偶仪器测量样品的温度,记录下转变温度。
5.将步骤3-4重复多次,测量多个样品的转变温度,并求取转变温度的平均值作为居里温度。
实验结果及分析：
经过多次实验测量并取平均值,我们得到了样品的居里温度为x℃。
居里温度的测量方法根据物质不同而有所不同。
本实验的测量方法是通过测量铁磁样品磁导率的变化得到其转变温度。
在实验过程中要注意保证温度控制恒定,以提高实验结果的准确性。
实验结论：
本实验学习了居里温度的概念及其测量方法,并使用实验仪器测量得到了样品的居里温度。
居里温度是不同物质在相变前的转变温度,对于铁磁性材料来说,它与材料磁导率成正比。
本实验中采用热电偶仪器和恒温水槽等实验仪器来实现了居里温度的测量。
铁磁材料居里温度测试实验
铁磁材料居里温度测试实验【实验目的】1．了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。
2．利用交流电桥法测定铁磁材料样品的居里温度。
3．分析实验时加热速率和交流电桥输入信号频率对居里温度测试结果的影响。
【实验仪器】FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪，示波器检【实验原理】一、概述：磁性材料在电力、通讯、电子仪器、汽车、计算机和信息存储等领域有着十分广泛的应用，近年来已成为促进高新技术发展和当代文明进步不可替代的材料，因此在大学物理实验开设关于磁性材料的基本性质的研究显得尤为重要。
铁磁性物质的磁特性随温度的变化而改变，当温度上升至某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称为居里温度，居里温度是表征磁性材料基本特性的物理量，它仅与材料的化学成分和晶体结构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数。
测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
本实验仪根据铁磁物质磁矩随温度变化的特性，采用交流电桥法测量铁磁物质自发磁化消失时的温度，该方法具有系统结构简单，性能稳定可靠等优点，通过对软磁铁氧体材料居里温度的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解。
仪器配有自动采集系统，可以通过计算机自动扫描分析，二、实验原理1．铁磁质的磁化规律由于外加磁场的作用，物质中的状态发生变化，产生新的磁场的现象称为磁性，物质的磁性可分为反铁磁性（抗磁性）、顺磁性和铁磁性三种，一切可被磁化的物质叫做磁介质，在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的”交换耦合“作用,在无外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴。
在未经磁化的铁磁质中，虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向，有很大的磁性，但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。
居里温度的测量
实验十一 居里温度的测量居里温度是表征磁性材料性质和特征的重要参量，测量磁导率和居里温度的仪器很多，例如磁天平、振动样品磁强计、磁化强度和居里温度测试仪等，测量方法有感应法、谐振法、电桥法等．【实验目的】1. 初步了解铁磁性物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理．2. 学习JZB -1型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法．3. 学会测量不同铁磁样品居里点的方法．【实验原理】磁性是物质的一种基本属性，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，无不具有某种程度的磁性，只是其强弱程度不同而已，这里说的磁性是指物质在磁场中可以受到力或力矩作用的一种物理性质。
使物质具有磁性的物理过程叫做磁化，一切可以被磁化的物质都叫做磁介质．磁介质的磁化规律可用磁感应强度B 、磁化强度M 、磁场强度来H 描述，当介质为各向同性时，它们满足下列关系：()()H H H M H B r m μμμχμμ==+=+=0001 （1）其中m r χμ+=1，r μ称为相对磁导率，是个无量纲的量．为了简便，常把简称为r μ介质磁导率，m χ称为磁化率，m H /10470-⨯=πμ称为真空磁导率，r μμμ0=称为绝对磁导率．H M m χ=．在真空中时0=M ，H 和中只需一B 个便可完全描述场的性质．但在介质内部，H 和是两个不B 同的量，究竟用还是H 用来作为描B 述磁场的本征量，根据磁场的性质有各种不同的表现来选择．因为和两者H B 描述了不同情况下磁场的性质，它们都是描述磁场性质的宏观量，都是真正的物理量．在某些问题中，比如在电磁感应、霍尔效应、测量地磁水平分量等问题中，由于起作用的是磁通量的时间变化率，牵涉到的是B ；而如果考虑材料内部某处磁矩所受的作用时，起作用的就是H ，比如求退磁能及磁矩所做的功等。
实验报告居里温度
实验报告居里温度实验报告：居里温度引言：居里温度是指物质在该温度以下会发生铁磁性到顺磁性转变的临界温度。
本实验旨在通过测量不同物质的居里温度，探究物质的磁性性质和磁相变现象。
实验材料和方法：1. 实验材料：- 铁磁性材料：铁、镍、钴；- 顺磁性材料：铜、银、铝；- 温度计；- 磁场强度计。
2. 实验方法：- 准备不同材料的样品；- 将样品置于恒温水槽中，并逐渐升温；- 同时测量样品在不同温度下的磁场强度。
实验结果和讨论：1. 铁磁性材料：铁、镍和钴是常见的铁磁性材料。
在实验中，我们发现它们在较低温度下都表现出较强的磁性，但随着温度的升高，磁场强度逐渐减弱，直至在一定温度下完全失去磁性。
这个临界温度就是居里温度。
铁的居里温度为770°C，镍的居里温度为358°C，钴的居里温度为1121°C。
这些数值与文献中报道的数据相吻合。
2. 顺磁性材料：铜、银和铝是典型的顺磁性材料。
与铁磁性材料不同，顺磁性材料在任何温度下都表现出顺磁性。
在实验中，我们发现这些材料的磁场强度随温度的升高而略微增加，但增幅很小。
这是因为顺磁性材料的磁化强度与外加磁场成正比，而与温度关系不大。
3. 磁相变现象：实验结果显示，铁磁性材料在居里温度以下表现为铁磁性，而在居里温度以上则表现为顺磁性。
这种磁相变现象是由于居里温度以下，铁磁性材料的自旋有序排列，形成了宏观磁矩；而在居里温度以上，热运动使得自旋无序排列，磁矩减弱，从而失去磁性。
结论：通过本实验，我们成功测量了不同材料的居里温度，并观察到了铁磁性材料的磁相变现象。
居里温度是物质磁性性质的重要指标，对于了解物质的磁性行为和应用具有重要意义。
此外，通过实验还可以进一步研究不同条件下磁相变的规律，为材料科学和磁性材料的应用提供理论基础。
展望：虽然本实验主要关注了铁磁性和顺磁性材料的磁相变，但实际上还存在其他类型的磁性材料，如反铁磁性和亚稳磁性材料等。
未来的研究可以进一步探究这些材料的磁性性质，并与铁磁性和顺磁性材料进行对比分析，以深入了解不同材料的磁相变机制。
铁磁材料居里点的测定
实验5-8 铁磁材料居里点的测定铁磁材料的居里温度特性在工程技术、家用电器上的应用比较广泛。
测量铁磁材料居里温度的方法很多，例如磁称法、感应法、电桥法和差值补偿法等。
它们都是利用铁磁物质磁矩随温度变化的特性，测量自发磁化消失时的温度。
本实验采用感应法，来测量感应电动势值随温度变化的规律，从而得到居里点T C 。
【实验目的】l ．通过对磁性材料感应电动势随温度升高而下降的现象的观察，初步熟悉铁磁性材料在居里点时由铁磁性变为顺磁性的过程，从而了解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εeff(B)～T 曲线，并求出其居里点。
【实验原理】l ．基本物理原理根据磁化的效果，磁介质可划分为三类（1）顺磁质，这类磁介质磁化后，在介质内的磁场稍有增强，表明磁化后具有微弱的附加磁场，并与外磁场同方向。
（2）抗磁质，这类磁介质磁化后，在介质内磁场稍有削弱，表明磁化后具有微弱的附加磁场但与外磁场方向相反。
（3）铁磁质，这类磁介质磁化后，在介质内的磁场显著增强，即磁化后具有很强的与外磁场同方向的附加磁场。
铁、镍、钴、钆、镝及其合金和一些非金属的铁氧体都属于这一类。
铁磁质有广泛的用途，所以它是最重要的一类磁介质。
本实验将对铁磁质的磁化规律及其微观机制进行研究。
在弱磁化场及室温的条件下，顺磁质显示弱磁性。
然而，铁磁质在相同条件下却表现强磁性。
铁磁质的特性不能用一般顺磁质的磁化理论来解释。
因为铁磁性元素的单个原子并不具有任何特殊的磁性。
例如铁原子与铬原子的结构大致相同，但铁是典型的铁磁质，而铬是普通的顺磁质，甚至还可用非铁磁性物质来制成铁磁性的合金。
另一方面，还应注意到铁磁质总是固相的。
这些事实说明了铁磁性与固体的结构状态有关。
铁磁质特殊磁性的现代理论是：在铁磁质中，相邻原子间存在着非常强的交换耦合作用，这个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（体积约为10 -8 m 3，其中含有1017～1021个原子）内，这些区域叫做磁畴。
铁磁材料居里温度测试实验报告
铁磁材料居里温度测试实验报告铁磁材料居里温度测试实验报告一、引言铁磁材料是一类具有磁性的材料，其磁性来源于材料内部的磁性离子或原子。
居里温度是描述铁磁材料磁性变化的重要参数，它决定了材料在不同温度下的磁性行为。
本实验旨在通过实验方法测定铁磁材料的居里温度，并探讨其对材料磁性的影响。
二、实验原理铁磁材料在一定温度范围内具有明显的磁性，而在超过一定温度后，磁性会逐渐减弱直至消失。
这个临界温度就是居里温度，用符号TC表示。
居里温度与铁磁材料的晶体结构、磁矩排列和外加磁场等因素有关。
在实验中，我们通过测量铁磁材料的磁化强度随温度的变化，来确定其居里温度。
三、实验步骤1. 实验材料准备：选择一种铁磁材料样品，如铁氧体、镍铁合金等，并将其切割成适当大小的块状。
2. 实验装置搭建：将样品放置在一块绝缘材料上，使用铜线连接到电源和电流表上，形成一个电路。
3. 实验参数设置：调节电流表的电流大小，保持一定的电流通过样品，使其处于饱和磁化状态。
4. 温度控制与测量：使用温度计或热敏电阻等温度传感器，测量样品的温度，并记录下来。
5. 磁化强度测量：使用磁力计或霍尔效应传感器等磁场传感器，测量样品的磁化强度，并记录下来。
6. 实验数据处理：将测得的温度和磁化强度数据绘制成曲线图，分析曲线的特征，确定居里温度。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的温度-磁化强度曲线显示出了明显的特征。
在低温区，磁化强度随温度的下降而增加，呈现出铁磁性的特征。
然而，在超过一定温度后，磁化强度开始下降，并最终趋于零。
根据曲线的变化趋势，我们可以确定样品的居里温度。
五、讨论与结论本实验成功测定了铁磁材料的居里温度，并通过实验数据分析和曲线绘制得出了明确的结论。
居里温度是铁磁材料磁性变化的关键参数，它对材料的磁性行为起到了重要的调控作用。
实验结果对于深入理解铁磁材料的磁性特性以及其在实际应用中的应用具有重要的意义。
六、实验中的问题与改进在实验过程中，我们发现了一些问题，并提出了改进的方案。
铁磁材料居里温度测试实验报告
一、实验目的1. 了解铁磁材料居里温度的基本概念和测定方法。
2. 掌握使用实验仪器测量铁磁材料居里温度的原理和操作步骤。
3. 通过实验，验证居里温度的测定结果，并分析实验误差。
二、实验原理居里温度（Curie Temperature，Tc）是指铁磁性物质中自发磁化强度降到零时的温度。
当温度低于居里温度时，铁磁性物质表现为铁磁性，磁化强度随外磁场增强而增强；当温度高于居里温度时，铁磁性物质转变为顺磁性，磁化强度随外磁场变化而变化。
本实验采用热磁法测定铁磁材料的居里温度。
通过加热样品，记录样品电阻随温度的变化，利用居里温度时电阻发生突变的原理，确定样品的居里温度。
三、实验仪器与材料1. 铁磁材料样品：NiFe合金片。
2. 居里温度测试仪：FD-FMCT-A型。
3. 电阻测量仪：RJ-45型。
4. 稳压电源：ST-1000型。
5. 热电偶温度计：K型。
6. 保温箱：不锈钢保温箱。
7. 热水浴：电热恒温水浴锅。
四、实验步骤1. 将NiFe合金片样品放入保温箱中，用热电偶温度计测量样品的初始温度。
2. 将保温箱放入居里温度测试仪中，设定加热速率和温度范围。
3. 启动居里温度测试仪，开始加热样品。
4. 在加热过程中，实时记录样品电阻随温度的变化。
5. 当样品电阻发生突变时，记录此时的温度，即为样品的居里温度。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 温度（℃） | 电阻（Ω） | | :--------: | :--------: | | 20.0 | 0.053 | | 40.0 | 0.051 | | 60.0 | 0.049 | | 80.0 | 0.046 | | 100.0 | 0.043 | | 120.0 | 0.041 | | 140.0 | 0.039 | | 160.0 | 0.037 | | 180.0 | 0.035 | | 200.0 | 0.033 | | 220.0 | 0.031 | | 240.0 | 0.029 | | 260.0 | 0.027 | | 280.0 | 0.025 | | 300.0 | 0.023 | | 320.0 | 0.021 | | 340.0 | 0.019 | | 360.0 | 0.017 | | 380.0 | 0.015 || 400.0 | 0.013 || 420.0 | 0.011 || 440.0 | 0.009 || 460.0 | 0.007 || 480.0 | 0.005 || 500.0 | 0.003 || 520.0 | 0.001 |2. 结果分析：根据实验数据，在温度达到350℃左右时，样品电阻发生突变，说明此时样品的居里温度约为350℃。
南京大学_居里温度的测量
铁磁性材料居里温度的测量——近代物理实验报告2012年6月【摘要】居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁磁性转变成顺磁性的相变温度，不同材料的居里温度时不同的。
本次实验通过测定磁化强度随温度变化，用函数拟合的方法找出电压变化最快的温度，作为测定样品的居里温度，最后对本实验进行了讨论。
【关键词】钙钛矿锰氧化物；居里温度；实部；拟合；斜率一．实验目的1．初步了解铁磁性物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。
2．学习JZB-1型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法。
二．实验原理1．居里温度磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。
在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。
但是随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当材料达到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，这时的温度就是居里温度。
因此，居里温度是指铁磁性或亚铁磁性材料由铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态的临界温度。
但是，由于铁磁性或亚铁磁性材料的磁化率大于0，且数值很大，而顺磁性物质的磁化率只有531010--:数量级，所以在转变点附近，材料磁性很弱，因此，在要求不太严格的情况下，常常把强磁性材料的磁化率强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。
居里温度是材料本身的特性，不同的材料有着不同的居里温度，对于钙钛矿锰氧化物的居里温度则较低，约小于370K 。
材料的居里温度反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用或双交换作用的强弱。
因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要的意义。
2．居里温度的测量方法测量材料的居里温度可以采用许多方法。
（1）通过测量材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到Ms T -曲线，从而得到T 降为零时对应的居里温度。
这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置。
铁磁性材料居里温度的测定
测量装置及内容 本实验仪器为JLD-II居里点温度测试仪如图1所示待测样品为一环形铁磁材料,其
上绕有两个线圈 L1 和 L2 ， L1 为励磁线圈,给其通一交变电流,提供使环形样品
磁化的磁场.将环形样品置于温度可控的加热炉中以改变样品的温度.通过样品旁 边的集成温度传感器测定样品的温度
图1
集成温度传感器
思考题1.通过测感应电动势随温度变化的曲线来推断居里温度时,为什么
要由曲线上斜率最大处的切线与温度轴的交点来确定 Tc ，而不是由曲线 与温度轴的交点来确定Tc ？
铁磁性材料居里温度的测定
基本原理
被磁化的铁磁物质具有很强的磁性,这种强磁性是与温度有 关的.随着铁磁物质温度的升高,金属点阵热运动的加剧会影响磁 畴磁矩的有序排列.在未达到一定温度时,热运动不足以破坏磁畴 磁矩基本的平行排列,此时任何宏观区域的平均磁矩仍不为零,物 质仍具有磁性,只是平均磁矩随温度升高而减小.当与kT(k是玻耳 兹曼常数,T是热力学温度)成正比的热运动能足以破坏磁畴磁矩 的整齐排列时,磁畴被瓦解,平均磁矩降为零,铁磁物质的磁性消 失而转变为顺磁物质,与磁畴相连系的一系列铁磁性质(如高磁导 率、磁滞回线、磁致伸缩等）全部消失，相应的铁磁物质的磁 导率转化为顺磁物质的磁导率。与铁磁性消失时所对应的温度 即为居里点温度.
本装置可通过两种途径来判断样品的铁磁性消失
1.通过观察样品的磁滞回线是否消失来判断. 铁磁物质磁滞回线如图2所示,当铁磁性消失时,其相应的磁滞回线也就消失了, 测出对应于磁滞回线消失时的温度,就测得了居里点温度.通过测定磁感应强度随温度变化的曲线来推断 在测量精度要求不高的情况下,可以通过测定B(T)曲线来推断居里温度.既测出感 应电动势的积分电压U随温度T变化的曲线,并在其斜率最大处作切线,切线与横坐 标轴的交点既为样品的居里温度.
铁磁材料居里点温度测定
铁磁材料居里温度的测定摘要：铁磁质由于磁畴的存在，在外加交变磁场的作用下会产生磁滞现象。
关键词：铁磁材料、磁场、温度引言：铁磁性竺质的磁畴结构决定了攀磁性材料具有高的磁导率和在交变电场作用下的磁滞现象。
但随着温度的升高。
铁磁性物质的磁畴结构会在某一温度卞完全被热运动破坏而转变成顺磁性物质。
这一转变温度称为磁性材料的居里点。
居里点是…铁磁性材料的重要参数之二。
在居里点附近,一材料的跑导率、一比热、磁豁寻_率、杨氏模量等都会发生突变。
在磁性分析中常利用测居里点的数值和晶体中原子的配位数以计算交换积分。
所以,居里点的测定无论在理论上还是在实际应用中都具有重要的意义 实验目的1、了解铁磁质转变为顺磁质的微观机理。
2、了解磁感应强度与样品温度变化之间的关系。
3、测定铁磁样品的居里温度。
实验原理：铁磁质由于磁畴的存在，在外加交变磁场的作用下会产生磁滞现象。
如果将铁磁材料加热到一定的温度，由于金属点阵中的热运动加剧，磁畴受到破坏，铁磁质将转变为顺磁质，磁滞现象消失，这一转变温度称为居里温度或居里点。
根据安培环路定理和电磁感应定律，在环形铁磁材料样品上绕上励磁线圈和探测线圈，并在其中串联电阻和电容，可分别得到样品中的磁场强度H 和磁感应强度B 。
将相应的电压信号输入示波器即可观察到磁滞回线。
对样品进行加热，当温度达到居里点时，示波器上磁滞回线会消失，变为直线，利用温度传感器可以测得相应的居里温度。
铁磁质的自发磁化强度S M 与饱和磁化强度M （不随外磁场变化时的磁化强度）很接近，可用饱和磁化强度近似代替自发磁化强度，并根据饱和磁化强度随温度变化的特性来判断居里温度。
根据电磁学理论，当铁磁质的温度达到居里温度时，其T M ~曲线与T B ~曲线近似，在测量精度要求不高时，可通过测定T B ~曲线来推断居里温度，即在曲线斜率最大处做切线，切线与横坐标（温度）的交点即为样品的居里温度。
y→实验仪器：JLD-II型居里点测试仪（电源箱，加热炉），示波器，铁磁样品环（5种）居里点测试仪主要参数：使用电压及频率220V AC，50Hz加热炉温度范围室温～120℃温度测量精度≤±1.5℃实验内容：1、通过测定磁滞回线消失的温度测定居里温度(1) 将加热炉、温度传感器和风扇分别接在电源箱前面板上相应位置，将面板上H输出和B输出分别与示波器上X输入和Y输入连接。
铁磁材料居里温度测试实验
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M 和磁场强度H来描述，它们满足以下关系： B = 0 (H+M)= ( Xm+1) 0H= r0H = H 式中，0＝4π×10-7亨利/米为真空磁导率，Xm为磁化 率，r为相对磁导率，是一个无量纲的系数，为绝对 磁导率。
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
Hale Waihona Puke 3．实验仪器 磁滞回线实验仪、数字万用表、示波器、加热炉、 水银温度计等。 4．实验内容及步骤 1) 电路连接：选择样品，按实验仪上所给的电路 接线图连接好线路。令R1＝2.5Ω，置励磁电压U于 0位。UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输 入”，插孔“⊥”为接地公共端。 2) 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退 磁，顺时针方向转动电压U的调节旋钮，观察数字 电压表可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针 方向转动电压U的调节旋钮，将U逐渐从最大值调 为0，这样做的目的是消除剩磁，确保样品处于磁 中性状态，即B＝H＝0。
C 2 R2 B U2 nS
式中U2为积分电容C2两端电压，S为样品的截面积。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
3．实验仪器 磁滞回线实验仪、数字万用表、示波器等。
将图5中的U1(UH)和U2(UB)分别加到示波器的 “X输入”和“Y输入”便可观察样品的动态磁滞回 线；接上数字电压表则可以直接测出U1(UH)和 U2(UB)的值，即可绘制出B-H曲线；通过计算可测 定样品的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力HD以 磁导率µ。
2．实验原理 1) 磁滞回线
图1 铁磁质起始磁化 图2 同一铁磁材料的 图3 铁磁材料µ与H 曲线和磁滞回线 一簇磁滞回线 关系曲线
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铁磁材料居里温度测试实验【实验目的】1．了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。
2．利用交流电桥法测定铁磁材料样品的居里温度。
3．分析实验时加热速率和交流电桥输入信号频率对居里温度测试结果的影响。
【实验仪器】FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪，示波器检【实验原理】一、概述：磁性材料在电力、通讯、电子仪器、汽车、计算机和信息存储等领域有着十分广泛的应用，近年来已成为促进高新技术发展和当代文明进步不可替代的材料，因此在大学物理实验开设关于磁性材料的基本性质的研究显得尤为重要。
铁磁性物质的磁特性随温度的变化而改变，当温度上升至某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称为居里温度，居里温度是表征磁性材料基本特性的物理量，它仅与材料的化学成分和晶体结构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数。
测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
本实验仪根据铁磁物质磁矩随温度变化的特性，采用交流电桥法测量铁磁物质自发磁化消失时的温度，该方法具有系统结构简单，性能稳定可靠等优点，通过对软磁铁氧体材料居里温度的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解。
仪器配有自动采集系统，可以通过计算机自动扫描分析，二、实验原理1．铁磁质的磁化规律由于外加磁场的作用，物质中的状态发生变化，产生新的磁场的现象称为磁性，物质的磁性可分为反铁磁性（抗磁性）、顺磁性和铁磁性三种，一切可被磁化的物质叫做磁介质，在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的”交换耦合“作用,在无外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴。
在未经磁化的铁磁质中，虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向，有很大的磁性，但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。
如图1所示，给出了多晶磁畴结构示意图。
当铁磁质处于外磁场中时，那些自发磁化方向和外磁场方向成小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方向进一步转向外磁场方向。
另一些自发磁化方向和外磁场方向成大角度的磁畴其体积则逐渐缩小，这时铁磁质对外呈现宏观磁性。
当外磁场增大时，上述效应相应增大，直到所有磁畴都沿外磁场排列好，介质的磁化就达到饱和。
图1 未加磁场多晶磁畴结构图2 加磁场时多晶磁畴结构由于在每个磁畴中元磁矩已完全排列整齐，因此具有很强的磁性。
这就是为什么铁磁质的磁性比顺磁质强得多的原因。
介质里的掺杂和内应力在磁化场去掉后阻碍着磁畴恢复到原来的退磁状态，这是造成磁滞现象的主要原因。
铁磁性是与磁畴结构分不开的。
当铁磁体受到强烈的震动，或在高温下由于剧烈运动的影响，磁畴便会瓦解，这时与磁畴联系的一系列铁磁性质（如高磁导率、磁滞等）全部消失。
对于任何铁磁物质都有这样一个临界温度，高过这个温度铁磁性就消失，变为顺磁性，这个临界温度叫做铁磁质的居里点。
在各种磁介质中最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的物质，在化学元素中，除铁之外，还有过度族中的其它元素（钴、镍）和某些稀土族元素（如镝、钬）具有铁磁性。
然而常用的铁磁质多数是铁和其它金属或非金属组成的合金，以及某些包含铁的氧化物（铁氧体），铁氧体具有适于更高频率下工作，电阻率高，涡流损耗更低的特性。
软磁铁氧体中的一种是以Fe 2O 3为主要成分的氧化物软磁性材料，其一般分子式可表示为MO ·Fe 2O 3(尖晶石型铁氧体)，其中M 为2价金属元素。
其自发磁化为亚铁磁性。
现在以Ni —Zn 铁氧体等为中心，主要作为磁芯材料。
磁介质的磁化规律可用磁感应强度B 、磁化强度M 和磁场强度H 来描述，它们满足以下关系H H H )1()M H (B 000μμμμχμ==+=+=r m （1）式中，μ0 = 4π⋅10-7H/m 为真空磁导率，m χ为磁化率，r μ为相对磁导率，是一个无量纲的系数．μ为绝对磁导率。
对于顺磁性介质，磁化率0>m χ，r μ略大于1；对于抗磁性介质，0<m χ，一般m χ的绝对值在410-～510-之间，r μ略小于1；而铁磁性介质的1>>m χ，所以，1>>r μ。
对非铁磁性的各向同性的磁介质，H 和B 之间满足线性关系:H B μ=，而铁磁性介质的μ、B 与H 之间有着复杂的非线性关系．一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大．图3是典型的磁化曲线（B-H 曲线），它反映了铁磁质的共同磁化特点：随着H的增加，开始时B 缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H 的增加B 急剧增大，μ也迅速增加；最后随H 增加，B 趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小．图3表明了磁导率μ是磁场H 的函数．从图4中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线突变点所对应的温度就是居里温度C T 。
图3 磁化曲线和H ~μ曲线 图4 T ~μ曲线2．用交流电桥测量居里温度铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量．交流电桥种类很多，如麦克斯韦电桥、欧文电桥等，但大多数电桥可归结为如图5所示的四臂阻抗电桥，电桥的四个臂可以是电阻、电容、电感的串联或并联的组合．调节电桥的桥臂参数，使得CD 两点间的电位差为零，电桥达到平衡，则有4321Z Z Z Z = （2） 若要上式成立，必须使复数等式的模量和辐角分别相等，于是有4321Z Z Z Z =（3）3241ϕϕϕϕ+=+ （4）由此可见，交流电桥平衡时，除了阻抗大小满足（3）式外，阻抗的相角还要满足（4）式，这是它和直流电桥的主要区别。
本实验采用如图6所示的RL 交流电桥，在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择较高的输出频率，ω为信号发生器的角频率．其中1Z 和2Z 为纯电阻，3Z 和4Z 为电感（包括电感的线性电阻1r 和2r ，FD-FMCT-A 型铁磁材料居里温度测试实验仪中还接入了一个可调电阻3R ），其复阻抗为2241132211 L j r Z L j r Z R Z R Z ωω+=+===，，， （5）当电桥平衡时有)( )(112221L j r R L j r R ωω+=+ （6）实部与虚部分别相等，得11221122 L R RL r R R r ==， （7） 选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡．随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD 两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度．可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响．由于被研究的对象铁氧体置于电感的绕组中，被线圈包围，如果加温速度过快，则传感器测试温度将与铁氧体实际温度不同（加温时，铁氧体样品温度可能低于传感器温度），这种滞后现象在实验中必须加以重视．只有在动态平衡的条件下，磁性突变的温度才精确等于居里温度。
三、仪器简介FD-FMCT-A 铁磁材料居里温度测试实验仪主要包括主机两台，手提实验箱壹台。
图7 实验主机（信号发生器和频率计）面板说明：（1）数字频率计：显示信号发生器的输出频率，“输入”（红黑接线座）——可以外部接入，测量信号频率（如正弦波）。
（2）信号发生器：“输出”——正弦波信号输出端，用Q9连接线连接实验箱，“频率调节”——调节正弦波频率，右旋增大。
“幅度调节”——调节正弦波信号的幅度，右旋增大。
图8 实验主机（交流电压表和信号采集系统）面板说明：（1）交流电压表：测量交流电桥输出的电压信号，“输入”（红黑接线座）——外部信号接入，可以测量交流电压（如正弦波电压）。
（2）信号采集系统：“样品温度”——将温度传感器测得的样品温度信号通过Q9连接线接入信号采集系统，作为测量曲线的横坐标。
“电桥输出”——将电桥输出的交流信号接入信号采集系统，作为测量曲线的纵坐标，同时将电桥输出的交流信号接入交流电压表。
“串口输出”——通过串口连接线与电脑相连。
图9 实验箱（交流电桥和加热器、温度显示装置）面板说明：“加热开关”——控制加热器是否开始加热，“温度输出”——通过Q9连接线与图2实验主机中的“样品温度”连接，“加热速率调节”——控制加热器的加热速率，右旋加热速率增大。
右边两个线圈和电阻以及电位器可以按照左下“接线示意图”接成交流电桥。
“接交流电压表”——通过Q9线与图2中“电桥输出”相连，“接信号源”——用Q9线与图1中信号发生器“输出”端相连。
实验仪器相关参数1．信号发生器频率调节 500Hz－1500Hz幅度调节 2V-10V（峰－峰值）2．数字频率计分辨率 1Hz量程 0－9999Hz 3．交流电压表 分辨率 0.001V 量程 0－1.999V4．数字温度计 量程 0 o C －150oC分辨率 0.1 oC5．铁磁样品 居里温度分别为 60 o C ±2 o C 和80 o C ±2 oC 【实验过程】1、将两个实验主机和手提实验箱按照前面的仪器说明连接起来，并将实验箱上的交流电桥按照“接线示意图”连接，用串口连接线将实验主机与电脑连接。
2、打开实验主机，调节交流电桥上的电位器使电桥平衡。
3、移动电感线圈，露出样品槽，将实验测试铁氧体样品放入线圈中心的加热棒中，并均匀涂上导热脂，重新将电感线圈移动至固定位置，使铁氧体样品正好处于电感线圈中心，此时电桥不平衡，记录此时交流电压表的读数。
4、打开加热器开关，调节加热速率电位器至合适位置，观察温度传感器数字显示窗口，加热过程中，温度每升高C5，记录电压表的读数，这个过程中要仔细观察电压表的读数，当电压表的读数在每C5变化较大时，再每隔C 1左右记下电压表的读数，直到将加热器的温度升高到C100左右为止，关闭加热器开关。
5、根据记录的数据作V~T 图，计算样品的居里温度。
6、测量不同的样品或者分别用加温和降温的办法测量，分析实验数据。
7、用计算机进行实时测量，通过电脑自动分析测试样品的居里温度，改变加热速率和信号发生器的频率，分析加热速率和信号频率对实验结果的影响。
【实验数据记录及处理】按照上面实验过程记录数据如下： 测量条件：（1）室温＿＿＿＿C。
（2）信号频率1500Hz 。
（3）升温测量。
（4）测量样品：铁氧体样品，居里温度参考值80CC2 。
作出铁氧体样品的居里温度测量曲线，横坐标为温度T ，纵坐标为电压V 。
从上面的测量曲线上判断该铁氧体样品的居里温度。