铁电体居里温度的测定
居里温度的测量
Tc
2
一、概述
3
二、通过测定磁滞回线消失时的温度来测定居里温度
变压器
1kHz 正弦波 发生器
放 大
励磁
加热炉
ACDVM
积分 放大
220V 交流
（降压、 整流、 滤波、 稳压）
数 显 控温器
感应
B
H
4
二、通过测定磁滞回线消失时的温度来测定居里温度
d dB k dt dt
R1 L1
居里温度的测量
2015-12-30
一、概述
1.居里温度 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。
温度对磁性有显著影响。分子热运动，对磁畴磁矩有序排列有破坏 作用，温度升高到一定数值，铁磁性消失。
Fe : Tc 770 C; Ni : Tc 358 C
R2
B
1 dt k
L2
5
1.测试仪器
6
7
8
9
4.误差分析 （1）温度测量受热电偶、水浴的影响，这不可避免的导致了测量 到得温度与样品实际温度间存在差异； （2）由于本实验是动态测量，各仪器的测量并不是完全同步的， 特别是在U和T都有明显变化的区域这一点造成的影响最为明显，而这一 区域恰巧是我们最为关注的区域（斜率）； （3）数据记录与数据处理过程中的误差。
10
谢谢聆听
Thank You
铁磁性材料居里温度的测定
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 测出对应于磁滞回线消失时的温度,就测得了居里点温度.
B
图2
H
2.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.
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.
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
铁电体居里温度的测定
铁电体居里温度的测定在没有外施电场的情况下，晶体的正、负电荷中心也不重合而呈现电偶极矩，这种现象称为自发极化。
凡是呈现自发极化，并且自发极化的方向能因施加外场而改变的晶体称为铁电体(ferroelectrics)。
常见的铁电体有下面三类：罗息盐型，如NaK（C4H4O6）•4H2O及LiNH4（C4H4O6）•H2O；KDP型如KH2PO4、RbH2PO4、CsH2AsO4；钙钛矿型，如BaTiO3、SrTiO3等。
若按形成铁电性的机理分类，可把铁电体分为两类：（1）位移型铁电体，钙钛矿型铁电体就属于这一类。
这一类铁电性来自正负离子的相对位移。
（2）有序－有序型铁电体，罗息盐及KDP型铁电体均属此类。
这一类铁电体都有氢键，氢核（质子）在氢键上有两个位置，分别靠近氢键的两端。
当氢核在此两位置上任意分布（无序分布）时，尽管这时晶体内也存在固有电偶极矩，但是这些固有电偶极矩的方向是杂乱无章的，因此整个晶体没有自发极化强度。
当氢键在两个位置上有序（有规则）分布时，这些固有电偶极矩的方向一致，引起自发的极化强度，也即引起铁电性。
铁电体的居里温度是铁电体发生相变时的相变温度，它是表征铁电的一个重要物理量。
通常的测试方法种类很多，例如，电容电桥法、比热法等。
本实验利用自制的仪器测试铁电体的居里温度，还可以样品的分子的电偶极矩进行估算，具有物理概念清晰、测试速度快、直观等优点。
一、实验原理：1、铁电体的性质在一定的温度范围内，某些晶体，如罗息盐（NaKC4H4O6•4H2O），钛酸钡（BaTiO3）等，其正负离子的排列不对称，因而晶胞正负电荷的重心不相重合，具有一点的电偶极矩p。
这些电偶极矩在某些区域之内方向一致，形成所谓铁电畴（ferroelectric domain）。
电畴与电畴之间的界面区域叫做畴壁。
因为铁电体的固有电偶极矩只能沿某些晶轴方向，铁电体的电畴也只能以几种形式存在。
例如对于铁电体BaTiO3，只有相互垂直的两个极化方向，因此，它只有两种电畴壁，分别为180º畴壁90º畴壁。
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。
铁磁材料居里温度的测定
SUES大学物理选择性实验讲义磁学铁磁材料居里温度的测定∗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,已成为促进高新技术发展不可或缺的材料,因此有必要通过实验了解磁性材料的基本特性.磁性材料可分为反铁磁性,顺磁性和铁磁性材料三种.铁磁性物质的磁性随温度的变化而变化,当温度上升到某一值时,铁磁材料就由铁磁状态转变为顺磁状态,这一特征温度称为居里温度.居里温度是表征铁磁性材料基本特征的物理量,它仅与材料的化学成分和晶体结构有关,几乎与晶粒大小,取向以及应力分布等因素无关.测定铁磁材料的居里温度不仅对磁性材料,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,即居里温度.一实验目的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.分析交流电桥输入信号频率对居里温度测量结果的影响.二实验设备铁磁材料居里温度测定仪:实验主机2台,实验箱∗修订于2010年8月28日三实验原理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.在铁磁质中由于相邻电子之间存在着很强的“交换耦合”作用,因此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“自发的”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,呈现出磁性,但大量磁畴的磁化方向各不相同而整个铁磁质不显磁性,如图1(a)所示.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,如图1(b)所示.当外磁场继续增大时,上述效应相应增大,直到所有磁图1.(a)未加磁场时磁畴的结构,(b)加磁场时磁畴的结构.畴都沿外磁场排列好,介质的磁化达到饱和.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.铁磁性是与磁畴结构分不开的,当铁磁质受到强烈的震动或处在高温下时,磁畴便会瓦解,铁磁性就会消失,对于任何铁磁质都有这样一个临界温度,高过这个温度铁磁性就会消失,变为顺磁性,这个临界温度称为铁磁质的居里温度.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,常用的铁磁质多数是铁和其他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).铁氧体具有适于在更高频率下工作,电阻率高,涡流损耗更低的特性.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=µ(⃗H+⃗M)=(χm+1)µ0⃗H=µrµ0⃗H=µ⃗H(1) (1)式中,µ0=4π×10−7H/m为真空磁导率,χm为磁化率,µr为相对磁导率,µ为绝对磁导率.对于顺磁质,χm>0,µr略大于1,对于抗磁质,χm<0,其绝对值在10−4∼10−5之间,µr略小于1,而铁磁质χm≫1,所以µr≫1.对非铁磁性磁介质,⃗H和⃗B之间满足线性关系:⃗B=µ⃗H,而铁磁质的µ,⃗B和⃗H之间有着复杂的非线性关系,图2(a)是典型的铁磁质磁化曲线,可以看到µ是H的函数,从图2(b)中可以看到µ还是温度T的函数,当温度升高到某个值时,铁磁质由铁磁状态转变为顺磁状态,曲线突变点所对应的温度就是居里温度T C.图2.(a)铁磁体磁化曲线,(b)铁磁体µ∼T曲线.2用交流电桥测量居里温度铁磁质的居里温度可用任何一种交流电桥测量.大多数交流电桥可归结为如图3(a)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C,D两点间的电位差为零,电桥达到平衡,则有Z1 Z3=Z2Z4(2)若要(2)式成立,必须使该复数等式的模量和辐角分别相等,于是有|Z1||Z4|=|Z2||Z3|(3)ϕ1+ϕ4=ϕ2+ϕ3(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3(b)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,图3.(a)交流电桥基本电路,(b)RL交流电桥.ω为信号发生器的角频率,其中Z1和Z2为纯电阻,Z3和Z4为电感(包括电感的线性电阻r1和r2,测定仪中还接入了一个可调电阻R3),其复阻抗为Z1=R1,Z2=R2,Z3=r1+jωL1,Z4=r2+jωL2(5)当电桥平衡时有R1(r2+jωL2)=R2(r1+jωL1)(6)实部与虚部分别相等,有r2=R2R1r1,L2=R2R1L1(7)实验时选择合适的电气元件相匹配,在未放入铁氧体时,通过调节使电桥平衡.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.随着温度上升到某一值时,铁氧体的铁磁性转变为顺磁性,C,D两点间的电位差发生突变并趋于零,电桥又趋于平衡.这个突变点对应的温度就是居里温度,可通过电桥电压与温度的关系曲线,求其曲线突变处的温度.四实验内容1.将实验主机1(信号发生器和频率计)的“信号输出”通过Q9连线接到实验箱上的“接信号源”,“接交流电压表”通过Q9线连接到实验主机2(交流电压表和信号采集系统)的“电桥输出”,实验箱上的交流电桥按照“接线示意图”连接.2.打开实验主机,信号源频率取1500Hz,调节R2,R3的阻值使电桥平衡.3.移动电感线圈,在样品槽中放入铁氧体样品,并涂上导热硅脂,重新将电感线圈移动至原位置,使铁氧体样品处于线圈中心,记录电压表读数.4.打开加热器开关,调节加热速率电位器至合适位置,加热过程中,温度每升高5◦C,记录电压读数.当电压读数在5◦C温度间隔中变化较大时,再每隔1◦C记录电压读数,直到加热器温度升高到100◦C左右为止,关闭加热器开关.5.根据记录的数据作电压温度V∼T图,计算样品的居里温度.五注意事项1.样品架加热时温度较高,实验时勿用手触碰,以免烫伤.2.铁氧体样品上涂导热硅脂,使受热均匀.3.加热温度不允许超过120◦C,以免损坏仪器.4.实验过程中,不允许改变信号源的频率及幅度,不允许改变电感线圈的位置.5.加温速率不能过快,防止传感器测到的温度与铁氧体样品实际温度不同.六思考与讨论1.物体的磁性可分为几类,各有什么特征?2.为什么可以用RL交流电桥测量铁氧体样品的居里温度?3.测得的V∼T曲线,为什么与横坐标没有交点?七参考资料1.赵凯华陈熙谋《电磁学》第二版·下册高等教育出版社(1985)2.林木欣《近代物理实验教程》科学出版社(1992)。
铁磁性材料居里温度的测试
实验九铁磁性材料居里温度的测试铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变。
温度上升到某一温度时，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，这个温度称之为居里表示。
居里温度是磁性材料的本征参量之一，它仅与材料的化学成分和晶体结温度，以Tc构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等组织结构因素无关，为组织和结构不敏感参量。
测定铁磁性材料的居里温度不仅对磁性材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术应用都具有十分重要的意义。
一、数据记录、处理及误差分析1、实验前应列出记录数据的表格（参见表9—1、9—2），记录时准确定出有效数字位数。
注意：要求记录不同样品的（室温）初始（输出）感应电压值。
表9-1磁滞回线消失时所对应的温度值及初始（输出）感应电压值表9-2感应电动势积分值ε'及其对应的温度T值样品编号1 (室温)初始(输出)感应电压325 mV，磁滞回线消失时所对应的温度值65.9 ℃样品编号2 (室温)初始(输出)感应电压327mV，磁滞回线消失时所对应的温度值104.7 ℃样品编号3 (室温)初始(输出)感应电压332 mV，磁滞回线消失时所对应的温度值104.6 ℃T（℃）32 37 42 47 52 57 62 67 72 77 80 ε'（mV）332 331 329 324 318 310 299 287 273 256 245 T（℃）82 84 86 88 90 91 92 93 94 95 96 ε'（mV）237 228 220 210 199 194 187 180 173 165 157T（℃）97 98 99 100 101 102 103 104 104.6105 106ε'（mV）147 136 123 104 72 31 12 6 4 4 2T（℃）109 110 111 112 112.8ε'（mV） 1 1 1 1 02、绘出每个样品的U~T曲线，按照图9—5的方法确定各自的居里点Tc，并与通过示波器观察样品磁滞回线消失温度来确定居里点Tc方法得到的结果进行比较，并加以分析讨论。
实验 9.3 铁电体电滞回线及居里温度的测量
实验9.3 铁电体电滞回线及居里温度的测量自从1921年了J.Valasek 发现罗息盐是铁电体以来，迄今为止陆续发现的新铁电材料已达一千种以上。
铁电材料不仅在电子工业部门有广泛的应用，而且在计算机、激光、红外、徽波、自动控制和能源工程中都开辟了新的应用领域。
电滞回线是铁电体的主要特征之一，电滞回线的测量是检验铁电体的一种主要手段。
通过电滞回线的测量可以获得铁电体的一些重要参数。
在居里温度处，铁电材料的许多物理性质将发生突变，因此居里温度的测量对研究铁电体的性质有重要的的意义。
通过本实验可以了解铁电体的基本特性，掌握电滞回线及居里温度的一种测量方法。
一、实验目的1、了解铁电体电滞回线的原理；2、掌握铁电体电滞回线和居里温度的测量方法。
二、实验仪器铁电体电滞回线实验仪、计算机、示波器、电炉、BaTiO 3样品等。
三、实验原理1. 电滞回线根据固体物理的知识，全部晶体按其结构的对称性可以分成32类（点群）。
32类中有10类在结构上存在着唯一的“极轴”，即此类晶体的离子或分子在晶格结构的某个方向上正电荷的中心与负电荷的中心重合。
所以，不需要外电场的作用，这些晶体中就已存在着固有的偶极矩S P ，或称为存在着“自发极化”。
如果对具有自发极化的电介质施加一个足够大（如kV/cm)的外电场，该晶体的自发极化方向可随外电场而反向，则称这类电介质为“铁电体”。
众所周知，铁磁体的磁化强度与磁场的变化有滞后现象，表现为磁滞回线。
正如铁磁体一样铁电体的极化强度随外电场的变化亦有滞后现象，表现为“电滞回线”，且与铁电体的磁滞回线十分相似。
铁电体其它方面的物理性质与铁磁体也有某种对应的关系。
比如电畴对应于磁畴。
激发极化方向一致的区域（一般μm 10108--）称为铁电畴，铁电畴之间的界面称为磁壁。
两电畴反向平行排列的边界面称为180°磁壁，两电畴互相垂直的畴壁称为90°畴壁。
在外电场的作用下，电畴取向态改变180°的称为反转，改变90°的称为90°旋转。
铁磁性材料居里点的测定
铁磁性材料居里点的测定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)(B effε—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（体积约为810-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，其分子磁矩图 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(b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。
铁磁性物质的磁化与温度有关，存在一临界温度T C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T C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。
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定
并求出其居里点。
.
二 、 原理
（一）．基本物理原理 1. 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。
eff ( B )
的一点即为居里温度TC 。如图19-3
所示。这是因为在居里点，铁磁材
料的磁性发生突变，所以要在斜率
最大处作切线。 又因为在居里点
以上时， 铁磁性己转化为顺磁性 ， 0 且本实验的交变磁场较弱，所以对
ห้องสมุดไป่ตู้
Tc 图19-3
T
顺磁性物质引起的磁化是很弱的,
但有一个很小的值,故无论如何升
高温度，εeff（B）都不会为零。 .
.
如 图 19-l ， 其 中 图 19-l(a) 为 单 晶 磁 畴 结 构 示 意 图 ， 图 19-l(b)为多晶磁畴结构示意图。由图可见在没有外磁场作用 时，在每个磁畴中，原子磁矩已经取向同一方位，但对不同 的磁畴其分子磁矩的取向各不相同，磁畴的这种排列方式 , 使磁体处于最小能量的稳定状态.因此对整个铁磁体来说，任 何宏观区域的总磁矩仍然为零，整个磁体不显磁性。线条为 畴界，箭头为磁畴的磁化方向。
εeff(B)
当 0 ， ef(B f) 0 ,此时温度Tc称居里点。
注意：µ为介质的磁导率，是. 个反映介质磁化特性的物理量。
显然，我们完全可用测出的εeff （B）～T 曲线来确定温度TC 。具体 作法是，先根据实验数据做出εeff
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℃。
居里温度的测定实验报告
居里温度的测定实验报告钙钛矿锰氧化物居里温度的测定摘要：本文阐述了居里温度的物理意义及测量方法，测定了钙钛矿锰氧化物样品在不同实验条件下的居里温度，最后对本实验进行了讨论。
关键词：居里温度，钙钛矿锰氧化物，磁化强度，交换作用1. 引言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，当升高到一定温度时，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，此即居里温度。
不同材料的居里温度是不同的。
材料居里温度的高低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、双交换作用。
因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。
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。
常用的测量方法有：（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Ms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，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。
（2）通过测定样品材料在弱磁场下的初始磁导率μi的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。
（3）通过测量其他磁学量（如磁致伸缩系数等）的温度依赖性求得居里温度。
（4）通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。
3. 钙钛矿锰氧化物钙钛矿锰氧化物指的是成分为?13(R是二价稀土金属离子，A为一价碱土金属离子)的一大类具有ABO3型钙钛矿结构的锰氧化物。
理想的ABO3型(A为稀土或碱土金属离子，B为Mn离子)钙钛矿具有空间群为Pm3m的立方结构，如以稀土离子A作为立方晶格的顶点，则Mn离子和O离子分别处在体心和面心的位置，同时，Mn离子又位于六个氧离子组成的Mn06八面体的重心，如图1(a)所示。
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。
铁磁物质居里点温度的测定_包括高温居里点_
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。
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，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。
而当与k T （k 是玻尔兹曼常数，T 绝对温度）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，与磁畴相联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。
居里温度试验报告
钙钛矿锰氧化物居里温度的测量实验报告摘要：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（亚铁磁性）转变成顺磁性的相变温度，是一种临界相变现象。
本次实验是通过测定弱交变磁场下磁化强度随温度变化来测定样品的居里温度。
本文阐述了居里温度的物理意义及测量方法，测定了钙钛矿锰氧化物样品在实验条件下的居里温度，最后对实验进行了讨论关键词：居里温度Tc、钙钛矿锰氧化物、磁化强度 M-T曲线。
引言:众所周知,磁性材料的自发极化来自磁性电子之间的相互作用。
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T的升高，原子的热运动能KT逐渐增加，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，热运动能与交换作用能相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料显示顺磁性，这时的温度即为居里温度。
因此，居里温度是指铁磁性或亚铁磁性材料由铁磁状态转变成顺铁磁状态的临界温度。
但是，由于铁磁性材料的磁化率大于0，且数值很大（10~105），而顺磁物质的只有10-3到10-5的量级。
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强度随着温度的升高降为0的温度看成是居里温度。
一，实验目的1，了解磁性材料居里温度的物理意义。
2，测定钙钛矿锰氧化物样品的居里温度。
二，实验原理1,居里温度的测量方法通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms—T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。
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，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。
图1示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。
由图(1)可以确定Ni的居里温度。
图(1)，Ni的Ms—T曲线2，钙钛矿锰氧化物钙钛矿锰氧化物指的是成分为(R是二价稀土金属离子，A为一价碱土金属离子)的一大类具有型钙钛矿结构的锰氧化物。
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。
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。
铁电材料的居里温度
铁电材料的居里温度铁电材料的居里温度和铁电性质是研究铁电材料中重要的两个方面。
居里温度是指铁电材料发生相变的临界温度，从非极化相转变为极化相。
本文将从定义、影响因素、应用等方面探讨铁电材料的居里温度。
居里温度以法国物理学家居里兄弟的名字命名，它是指在一定压力下，铁电材料随着温度的上升，其极化状态由极化相向非极化相转变的临界温度。
在居里温度以下，铁电材料为极化相，具有电荷分离和电偶极矩的特点，表现出铁电性质。
而在居里温度以上，铁电材料会失去极化性质，退化为非极化相。
铁电材料的居里温度受多种因素影响。
首先是晶体结构。
铁电材料的晶体结构通常为复杂的非中心对称结构，其中的原子或离子布局呈现一定的对称性。
其次是距离和价态。
晶体内各原子或离子之间的距离、键长、键角以及原子的电荷状态会影响铁电材料的居里温度。
此外，外界施加的压力和应变、替代离子、杂质等也会对居里温度产生影响。
铁电材料的居里温度对其性能和应用至关重要。
居里温度的高低决定了铁电材料在各种温度下的极化性质，进而影响到铁电材料的电介质、电存储、传感器、换能器、压电器件等领域的应用。
同时，居里温度还可以通过调控材料组分、晶体结构、施加压力等手段来调节和控制，实现对铁电材料性能的优化和设计。
铁电材料的居里温度有多种测量方法。
其中常用的是热释电法和介电法。
热释电法通过测量测试样品在不同温度下的电荷释放和吸收热量来确定居里温度。
介电法则是通过测量测试样品的介电常数随温度变化的情况来确定居里温度。
这些方法都能较为准确地确定铁电材料的居里温度。
总结起来，铁电材料的居里温度是指在一定压力下，铁电材料由极化相向非极化相转变的临界温度。
它受到晶体结构、距离和价态、外界压力和应变、替代离子、杂质等多种因素的影响。
居里温度的高低对铁电材料的性能和应用至关重要，可以通过多种方法进行测量。
在今后的研究中，我们需要进一步深入探索和理解铁电材料的居里温度，不断提高铁电材料的性能和拓展其应用领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铁电体居里温度的测定
在没有外施电场的情况下，晶体的正、负电荷中心也不重合而呈现电偶极矩，这种现象称为自发极化。
凡是呈现自发极化，并且自发极化的方向能因施加外场而改变的晶体称为铁电体(ferroelectrics)。
常见的铁电体有下面三类：罗息盐型，如NaK（C4H4O6）•4H2O及LiNH4（C4H4O6）•H2O；KDP型如KH2PO4、RbH2PO4、CsH2AsO4；钙钛矿型，如BaTiO3、SrTiO3等。
若按形成铁电性的机理分类，可把铁电体分为两类：（1）位移型铁电体，钙钛矿型铁电体就属于这一类。
这一类铁电性来自正负离子的相对位移。
（2）有序－有序型铁电体，罗息盐及KDP型铁电体均属此类。
这一类铁电体都有氢键，氢核（质子）在氢键上有两个位置，分别靠近氢键的两端。
当氢核在此两位置上任意分布（无序分布）时，尽管这时晶体内也存在固有电偶极矩，但是这些固有电偶极矩的方向是杂乱无章的，因此整个晶体没有自发极化强度。
当氢键在两个位置上有序（有规则）分布时，这些固有电偶极矩的方向一致，引起自发的极化强度，也即引起铁电性。
铁电体的居里温度是铁电体发生相变时的相变温度，它是表征铁电的一个重要物理量。
通常的测试方法种类很多，例如，电容电桥法、比热法等。
本实验利用自制的仪器测试铁电体的居里温度，还可以样品的分子的电偶极矩进行估算，具有物理概念清晰、测试速度快、直观等优点。
一、实验原理：
1、铁电体的性质
在一定的温度范围内，某些晶体，如罗息盐（NaKC4H4O6•4H2O），钛酸钡（BaTiO3）等，其正负离子的排列不对称，因而晶胞正负电荷的重心不相重合，具有一点的电偶极矩p。
这些电偶极矩在某些区域之内方向一致，形成所谓铁电畴（ferroelectric domain）。
电畴与电畴之间的界面区域叫做畴壁。
因为铁电体的固有电偶极矩只能沿某些晶轴方向，铁电体的电畴也只能以几种形式存在。
例如对于铁电体BaTiO3，只有相互垂直的两个极化方向，因此，它只有两种电畴壁，分别为180º畴壁90º畴壁。
前者是两个电偶极矩方向相反的电畴之间的畴壁；而后者则是两个电偶极矩方向相互垂直的电畴之间的畴壁。
电畴很薄，仅为一个点阵常数。
图分别为铁电体BaTiO3的这两种畴壁的示意图。
（a）（b）
图2－5－1 两种畴壁示意图
（a）180º畴（b）90º畴
铁电体的基本特征是在外电场的作用下，晶体的自发极化强度能随外电场而转向。
从电畴的角度出发，在无外场时，各小电畴在晶体中的分布是无规律的，因而整个晶体呈电中性，也即从宏观的整体来说，晶体是不极化的。
但当有外电场加于晶体时，由于电场同方向的电畴增长，逆电场方向的电畴逐渐消失，以及由于其他方向分布的电畴转向电场方向等原因，使极化矢量P随电场E的增大而增加，且它们之间的关系曲线完全相似于铁磁性物质的H—B曲线，这种曲线叫做电滞回线，如图（2－5－2）所示。
图2－5－2 铁电体电滞回线
下面研究在一定的外电场作用下，温度对铁电体介电常数K的影响。
当介质温度升高时，每个晶胞的热运动加剧，电畴内分子电偶极矩的方向一致性遭到一定程度的破坏，获得一定自由度的分子电偶极子将在外电场的作用下，克服由于热运动而使其取向混乱的趋势，而转向与外电场一致的方向。
因此，铁电体的介电常数将随温度的升高而增加。
当温度升高到某一温度Tc时，介质内自发电畴彻底解体，铁电性消失。
T c 称为居里温度。
显然，在居里温度时，介电常数将达到最大值。
图2－5－3铁电体介电常数随温度的变化
温度由T c继续升高时，已不再有从电畴中“释放”出来的电偶极子趋向外场的效应，而只有热运动使其分布混乱。
因此介电常数将随着温度的升而减小，铁电体的介电常数K与温度T的关系如图（2－5－3）所示。
所有的铁电性都只出现在一定的温度范围。
在较低温度时，它们具有对称性较低的晶体结构，具有铁电性，存在自发极化强度。
在温度升高到相变温度时，晶体从对成性较低的结构转变成对称性较高的结构，自发极化强度消失。
这是一个相变过程，不具有铁电性的相常称为顺电相（paraelectric phase），而称有铁电性的相为铁电相（ferroelectric phase）。
而这个相转变温度就是上面提到的居里温度T c。
铁电相变也有一级相变和二级相变两类。
前者有相变潜热存在，自发极化强度在相变点不连续。
当从顺电相在相变温度下转变成铁电相时，极化强度突然由零值跳变为有限值。
后者不存在潜热（但是热容量在相变点不连续），极化强度在相变点是连续的。
2、居里—外斯定律
作用在某一分子上的电场强度E i，完全不同于介质中的宏观电场E,它是E 与介质中所有其他电偶极矩所产生的作用在所研究电偶极矩上的电场之和。
因此，通常称E i为有效电场。
（2－5－1）
式中，P为极化强度，为比例系数，其值的大小取决于晶体结构。
设晶体中分子电偶极矩与有效电场的夹角为，则该分子的位能为：
（2－5－2）根据玻尔兹曼统计规律，电偶极矩在到+d立体角内的分布几率为：
（2－5－3）因此，一个偶极矩沿E i方向分量的平均值应为：
（2－5－4）式中，R为玻尔兹曼常数
R=1.3810-23J/K
在外电场较小，温度较高，满足
条件时，上述积分可近似地得到
（2－5－5）
若设单位体积内有n0个分子，则介质的极化强度
（2－5－6）
因此，介质的介电常数K
（2－5－7）
或（2－5－8）
式中（2－5－9）
称为居里—外斯温度。
（2－5－10）
C称为居里常数。
（8）式表明，在高于居里温度时，与成反比，这就是居里—外斯定律。
通常铁电体的，因此，该定律可近似的写成
(2－5－11)
或（2－5－12）
由此可见，温度T 与是线性关系，该直线的延长线与T轴的交点就是居里—外斯温度T0，而其斜率又可决定居里常数C。
由于单位体积内的分子数
（2－5－13）
式中，N0为阿弗加德罗常数N0=6.031023/mol，为介质的密度，是摩尔质量，因此，只要从实验中求得T0，C和n0，，便可根据（9）和（10）式，求出分子的电偶极矩p及。
二、实验配置
实验采用自制的铁电体居里温度测试仪。
主要部件包括音频信号发生器、X —Y函数记录仪、1KW加热电炉、铜—康铜热电偶、标准电容箱等。
仪器的原理如图2－5－4所示。
由于K~T曲线较陡，如用电位差计和热电偶测温度，用交流电桥测电容，则两者的测量均需较长的时间，以致在样品温度连续变化时，很难使这两个数据一一对应。
因此本实验改用X—Y函数记录仪自动保持记录，其测量原理如图（3）所示。
图2－5－4 铁电体居里温度测试原理图
其中，C1为样品，C2为标准电容，其两端电压U2为：
（2－5－14）若取，则
（2－5－15）
式中，U0为振荡器的输出电压，在整个实验过程中保持不变，C0为样品两电极间为真空时的电容，在C.G.S制中有：
（2－5－16）
S为样品极板的面积，d为两极板间距。
由于U2，所以函数记录仪测绘的U2~T 曲线近似的与K~T曲线等效。
为了把一个小的交流电压U2转变成适合于函数记录仪所要求的直流电压，需进行放大和检波。
可直接从真空管毫伏表中引出放大和检波的U2信号，也可另外自制电路对U2信号进行检波和放大。
三、实验内容与步骤
1、准备实验样品。
实验所用样品为钛酸铅（PbTiO3）和锆酸铅（PbZrO3）按1：1 固溶体（锆钛酸铅），样品两面镀银电极。
2、利用自制的居里温度测试仪测绘样品的K~T曲线，并从中求出居里温度T0和居里常数C。
3、测量样品的横截面积S和厚度d，根据T0和C的定义，计算出铁电体样品的分子电偶极矩p和比例系数
思考题
1、为什么最好从降温曲线上读取数据？
2、本实验的误差主要来自哪几个方面，如何减小误差？。