铁磁材料居里温度测量
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。
大学物理实验 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。
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。
铁磁材料居里点的测量大物论
铁磁材料居里点的测量辽宁科技大学 机械工程与自动化学院 机械设计11-A1 毕帅[摘要]：本文利用居里点测量仪对温敏铁磁样品的居里点温度进行定性测量和定量测量，通过对测量结果的对比发现，采用定性测量和定量测量得到的居里点温度存在一定的差异，并对产生差异的原因进行了简要的分析。
[关键词]：铁磁材料；居里点；测量方法引言；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T c 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。
本项研究利用居里点测量仪对温敏铁磁样品的居里点温度进行定性测量和定量测量，并对测量结果产生差异的原因进行了简要的分析。
一、实验原理1.1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，形成一个自发磁化达到饱和状态的区域，这个区域的体积约为10-8m 3,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。
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。
铁磁材料居里点的测定实验报告
铁磁材料居里点的测定实验报告一、实验目的与实验仪器1.实验目的（1）了解示波器测量动态磁滞回线的原理和方法；（2）学会一种测量铁磁材料居里点的方法。
2.实验仪器用于测量环状磁性介质样品的JLD-Ⅲ居里点测量仪（含五种样品）。
二、实验原理1.铁磁材料和居里点铁磁材料在很小的磁场作用下就被磁化到饱和，不但磁化率大于零，而且达到χ~10 —10 6 数量级，当铁磁性物质的温度高于临界温度Tc（居里点温度）时，铁磁性物质转变成为顺磁性。
即在居里点附近，材料的磁性发生突变。
反复磁化铁磁材料时会出现磁滞现象。
另一重要的特点就是磁滞。
磁滞现象是材料磁化时，材料内部的磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关，而且与以前的磁化状态有关。
2.示波器测量磁滞回线的原理如图所示，给待定铁心线圈（N 匝）通50Hz 交流电，次级线圈产生的感应电动势为 ε = - WS dB dt ,次级回路电压方程为ε = Ri + u C ，当R >> 12πfC 时，Ri >> u C ,则i = εR= - WS R dB dt . t 时刻，u C = q C = q0C + 1 C ∫idt t 0=( q0C + WS RC B 0 ) - WSRC B上式中，前一项为t = 0 时，电容初始状态和铁芯初始状态决定的直流电压值，若其为0，则u C = -WS RCB ，即uC ∝B ，将u C 输入示波器y 轴，则水平方向偏转与B 成正比。
在初级线圈中，u H = R H i H ，而H = ni H ，则u H = R H nH ，将u H 输入示波器x 轴，则竖直方向偏转与H 成正比。
综上，示波器上能够显示出稳定的B-H 曲线。
三、实验步骤测量环状磁性介质的居里点1.接线：将加热接口与居里点测试仪接口用专线相连；将铁磁材料样品与居里点测试仪用专线相连，并把样品放入加热丝；面板上的温度传感器接插件对应相接；将 B 输出（感生电动势）与示波器的 Y 输入相连，H 输出（原线圈端电压）与示波器的 X 输入相连接。
铁磁性材料居里点的测定
2.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。
四、实验装置
1.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。
（3）集成温度传感器的手枪插头接到面板温度测量的接线柱上。
五、实验内容
对样品逐点测出 —T曲线，并从中求出居里温度TC。
六、实验步骤
1、参照仪器安装步骤，连好实验部分和测量部分。（加温电流暂不接）
2、 —T曲线的测量：
（1）合上测量部分的电源开关，“温度显示”显示出室温温度。“电压显示”显示激励电压或感应电压值。
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。
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℃。
铁磁材料居里点的测定
铁磁材料居里点的测定铁磁材料是一类在外加磁场作用下会产生明显磁化的材料，居里点是描述铁磁材料磁性的重要参数。
居里点是指在一定温度下，铁磁材料由铁磁态向顺磁态转变的临界温度。
测定铁磁材料的居里点对于材料的研究和应用具有重要意义。
本文将介绍几种测定铁磁材料居里点的方法。
首先，最常见的测定方法是使用磁化率-温度曲线来确定居里点。
在外加磁场下，铁磁材料的磁化率随着温度的变化呈现出特定的曲线。
当温度达到一定数值时，磁化率会突然发生变化，这个临界温度就是居里点。
通过在不同温度下测量磁化率，可以得到磁化率-温度曲线，从而确定居里点的数值。
其次，还可以利用磁滞回线来确定居里点。
磁滞回线是描述铁磁材料在外磁场作用下磁化过程的曲线。
在测定居里点时，可以通过在一定温度下改变外磁场的大小，然后测量材料的磁滞回线，当温度达到居里点时，磁滞回线的形状会发生明显变化，通过分析这种变化可以确定居里点的数值。
另外，还可以利用磁化强度随温度变化的方法来确定居里点。
在外加磁场下，铁磁材料的磁化强度随着温度的变化呈现出特定的规律。
当温度达到居里点时，磁化强度会突然发生变化，通过测量磁化强度随温度的变化曲线，可以确定居里点的数值。
最后，还可以利用磁导率随温度变化的方法来确定居里点。
磁导率是描述铁磁材料在外磁场下磁化程度的参数，随着温度的变化，磁导率也会发生变化。
在测定居里点时，可以通过测量磁导率随温度的变化曲线，来确定居里点的数值。
综上所述，测定铁磁材料的居里点是一项重要的工作，可以通过多种方法来实现。
不同的方法各有优劣，需要根据具体情况选择合适的方法进行测定。
对于铁磁材料的研究和应用来说，准确测定居里点是非常重要的，可以为相关领域的发展提供重要参考。
01 铁磁材料磁化曲线及居里温度的测定
铁磁材料居里温度的测定-物理
用快速电子验正相对论效应相对论是近代物理学的两大理论支柱之一。
它的建立是 20世纪自然科学最伟大的发现之 ， 对物理学乃至哲学思想都有深远影响。
相对论提出后， 为了检验这个理论的基本假设和各种相对论效应， 人们反复不断采用各种实验方法和测量技术进行观测， 从而为这个理论提 供了丰富的实验证据。
本实验以原子核衰变过程中放射出的高速运动的电子作为实验对象， 利用半圆聚焦 β磁谱仪， 通过同时测定快速电子的动量值和动能值， 来验证动量和动能之间 的相对论关系。
、实验目的1. 学习相对论的一些基本原理，验证动能和动量的相对论关系；2. 学习 磁谱仪、闪烁记数器的测量原理及使用方法。
二、仪器用具 RES 相对论实验谱仪 三、实验原理 1. 相对论效应经典力学认为， 时间和空间是彼此无关的， 与物质的存在和运动无关。
这就是所谓经典 力学中的“绝对时间”和“绝对空间”的观点，也称作牛顿绝对时空观。
在这一时空观下， 同一物体在不同惯性参照系中的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系； 不同惯性系中力学规律满足伽利略力学相对性原理—在所有惯性系中， 物体运动所遵循的力 学规律是相同，具有相同的数学表达形式。
但是，随着物理学的发展，特别是 20 世纪初叶 就已发现一些现象与经典力学的一些概念和定律相抵触。
牛顿的绝对时空观和建立在这一基 础上的经典力学开始陷入了无法解决的困境。
19世纪末至 20世纪初， 人们试图将伽利略变换和伽利略力量力学相对性原理推广到电 磁学和光学时遇到了困难。
实验证明， 对于高速运动的物体伽利略变换是不正确的； 在所有 惯性参照系中，光在真空中的传播速度是不变的。
在此基础上， 1905 年爱因斯坦提出了狭 义相对论。
这一理论描述了一种新的时空观， 认为时间和空间是相互联系的， 而且时间的流 逝和空间的延拓也与物质和运动有不可分割的联系。
并据此导出了从一个惯性系到另一个惯 性系的变换方程—洛伦兹变换。
大学物理实验 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。
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
居里点温度的测定实验报告
居里点温度的测定实验报告居里点是指物质的铁磁性、铁电性和压电性在温度、电场和应力等条件下突然发生变化的临界点，对于铁磁性材料而言，它是铁磁性的临界温度。
测定居里点是很多研究物质性质的实验中必不可少的一项内容。
本实验采用了串联法测定了磁性材料的居里点，并根据实验数据得出了材料的相应性质。
以下是本次实验的详细介绍。
一、实验原理：在相变点附近，物理量的变化快速而明显，从而使得物质的性质发生相应的改变。
居里点是指材料处于不同状态下的相变点，通过测量材料不同状态下的电阻率，可以得到铁磁性材料居里点温度的精确值。
电阻率与温度成均匀关系的材料，其居里点的测定常采用比例板法。
而对于电阻率非线性与温度关系的磁性材料而言，串联法是一种常用的居里点测量方法。
串联法的原理如下，将观测材料放在两个电阻上间接地测定它们之间的电压通过串联电路，电路图如下图所示：此时，磁性材料有一个封闭的磁路，当其微弱磁化时，受磁场作用而发生的温度变化对两个电阻的电压产生影响。
量程的灵敏度S定义为输出电压的变化量与磁性材料的温度变化量之比。
根据经验公式，磁性材料的居里温度TC与磁性材料组成和结构有关。
对于标准的晶体结构为脸心立方体时，可通过下述公式计算出相应的居里温度：TC=θR/ (3.044+1.25N) (T<θR)其中θR是磁矩的韦斯巴格温度，N是格点数。
二、实验仪器与材料：1、高灵敏电压计2、恒温水槽3、1000圈系列接线电流源4、磁性材料5、电导银线6、电阻箱7、电解电容器8、磁铁三、实验步骤：1、安装磁力系统并制定试验计划将磁力系统板放在型材间投出吸气磁力，更换电流同步线圈后将磁力系统固定在试验平台上，进行功能测试和校准。
设定试验计划，如下表所示：温度（℃）电流（A）输出电压（mV）20 0.2 1.0240 0.2 0.9060 0.2 0.6780 0.2 0.42100 0.2 0.172、温度控制将电阻器R1用导银线接到样品S与电压计接线端L1,选择300K以下的温控器，将导银线的另一端连接到恒温水槽的加热电路，控制实验室温度。
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铁磁材料居里温度测量
1、实验目的
1.了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的围观机理。
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. 2、实验仪器
1.FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪；
2.多种居里温度点的铁氧体样品。
3.JLD-Ⅱ型居里温度测试仪
4.10M或20M示波器
3、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Fe2O3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·Fe2O3(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
4
3
21Z 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
4
32
1Z 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
11
221122 L R R L 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。
实验内容及主要步骤
图7
1.用交流电桥测量空心线圈电感，按图7连接导线。
2.将“加热选择”开关置于“断”位置，右侧空心电感线圈中不要插入铁氧体待测样品。
3.接通电源，“频率调节”至1000Hz，“量程选择”按钮按下至“2000”
mV档，“幅度调节”旋钮处于约中间位置。
4.调节测量盘使交流电压表显示为0.25mV左右，表示电桥平衡。
5.将待测样品涂上导热硅脂插入加热架右侧空心线圈中间的加热铜管中，此
时电桥不平衡电流电压表示值变化，应记录该示值。
6.将“加热选择”开关置于“低”档位置，加热器开始加热，根据但是的室
温，设置一个其实加热温度，然后观察温度控制仪数字显示窗口，加热过程中，温度每升高5℃，记录电压表的读书，这个过程中要仔细观察电压表的读数，直到将就爱热气的温度升高到100℃左右为止，关断加热器开关。
7.根据记录的数据作V-T图，计算样品的居里温度。
8.测量不同样品或者分别用加温和降温的方法测量，分析实验数据。
实验数据及处理
1.实验数据记录
(1)室温 25.7 ℃ (2)信号频率 1000 Hz
(3)测试样品：铁氧体样品，居里温度参考值 65 ℃
表1 铁氧体样品交流电桥输出电压与加热温度关系
2．作出铁氧体样品的居里温度测量T U
曲线
图8 铁氧体样品居里温度T U -曲线
3.居里温度判断
图9 居里点判断
表2 铁氧体样品交流电桥输出电压与加热温度关系
作出铁氧体样品的居里温度测量T U -曲线
T/℃
U /m v
分析讨论：
1．当样品放入炉内加热的过程中，随着炉温的升高，N 的电感量在不断的减少，从电阻R1上取出的H 信号相对的在不断的升高，所以在实验过程中应适当调节X 轴衰减，使其在示波器上显现出比较理想的磁滞回线。
2．测量样品的居里点时，一定要让炉温从低温开始升高，即每次要让加热炉降温后再放入样品测量，这样可避免由于样品和温度传感器响应时间的不同而引起的居里点每次测量值的不同。
3．温度传感器可以调整，样品磁环套在温度传感器边缘与传感器接触，采集温度最佳。
4．在测80℃以上样品时，温度很高，小心烫伤。
5．从定性的观察磁滞回线的存在与否来判定居里点时，由于线圈N 、n 互绕在一起，有一定的互感，始终有一定感应电压，因此当磁滞回线变为一直线时，不能将示波器的Y 轴衰减无限制的减小。
T/℃
U /m v。