磁学性能测量讲解
物理实验技术中的磁学测量与实验方法
物理实验技术中的磁学测量与实验方法磁学是研究磁场及其与物质相互作用的学科。
在物理实验中，磁学测量和实验方法是研究磁学现象和磁性材料的重要手段。
本文将探讨物理实验技术中的磁学测量与实验方法。
一、磁场测量方法磁场测量是磁学实验中重要的一环。
常用的磁场测量方法包括磁感强度测量、磁通量测量和磁场分布测量。
1. 磁感强度测量：磁感强度是描述磁场强弱的物理量。
在实验中，常用霍尔效应测量法来测量磁感强度。
该方法利用霍尔元件产生的霍尔电势与磁场强度成正比的特性，通过测量霍尔电势来得到磁感强度的大小。
2. 磁通量测量：磁通量是磁场通过一个面积的数量。
为了测量磁通量，可以使用法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中会产生感应电动势。
通过测量感应电动势的大小，可以得到磁通量的大小。
3. 磁场分布测量：磁场分布是研究磁场特性的重要内容。
常用的磁场分布测量方法有磁针法、砂铁法和霍尔探头法等。
磁针法是指利用磁针在磁场中受力的方向和大小来确定磁场的分布情况。
砂铁法是通过将砂铁粉末撒在磁场中，观察砂铁粉末的排列情况来推测磁场分布。
霍尔探头法是利用霍尔元件来测量磁场在空间中的分布情况。
二、磁性材料实验方法磁性材料的实验研究是磁学中的重要内容。
磁性材料可以分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料等不同类型。
在磁性材料的实验研究中，常用的方法包括磁化曲线测量、磁化率测量和磁滞回线测量等。
1. 磁化曲线测量：磁化曲线是磁性材料的重要特性之一。
磁化曲线描述了磁化强度与磁场强度之间的关系。
常用的测量方法有霍尔元件法、磁滞回线法和差分法等。
其中，霍尔元件法利用霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势与磁场强度成正比的特性来测量磁化强度。
磁滞回线法是通过改变外加磁场的大小和方向，观察磁化强度的变化，从而得到磁化曲线。
差分法则是通过测量铁磁材料表面的磁场差异，来获得磁化曲线。
2. 磁化率测量：磁化率是磁性材料对外磁场响应的敏感度。
电磁测量专业知识讲座
N d Ri L di
dt
dt
设感应电流连续旳时间间隔为，取上式两边在该时间间
隔内旳积分
d
di
N
dt R idt L dt
0 dt
0
0 dt
得 ( ) RQ N d NΔ (0)
冲击检流计旳第一次最大偏转角与出脉冲电量旳关系为
Q CQm
得
NΔ RCQm
则
Δ Cφm
N
式中旳 Cφ RCQ 叫做检流计旳磁通冲击常数。
在拟定磁通冲击常数后，即可计算出被测磁通旳变化量。 至于被测磁通与它旳变化量之间旳关系，要视此变化量按何种 方式变化而拟定。假如将测量线圈从被测磁场中忽然移开或从 场外忽然置入，则磁通变化量都等于Φ；假如将测量线圈在被 测磁场中以线圈平面为轴旋转180º，则磁通变化量等于2Φ 。
2．磁通冲击常数旳测量 测量电路如图。
A
M
L
R3
E S
R1
G R2
测量磁通冲击常数旳电路
利用S倒向使旳一次侧电流变化方向，从而使磁场旳方向 变化，以取得较大旳磁通变化，调整R1使 M 经过一次侧旳电 流为I，则 M 旳二次侧线圈交链旳磁链为
MI
当电流 I 从变化到-I 时，有
Δ MΔI NΔ
1A/m பைடு நூலகம்π 103Oe
磁场强度与磁感应强度旳关系
B
μ为磁介质旳磁导率，单位是亨利/米（H/m），它旳大小取 决于磁介质旳性质，真空旳磁导率为
0 =4π 10-7
2．安培环路定律 在磁场中，矢量沿任何闭合曲线旳线积分，等于包围在闭 合曲线内各电流旳代数和，称为安培环路定律，用公式表达为
H dl I
则
NΔ Cφm MΔI
磁法测量讲稿课件
目录
• 磁法测量概述 • 磁法测量技术 • 磁法测量实践 • 磁法测量案例分析 • 磁法测量的挑战与展望
01
磁测量定义
磁法测量是一种利用地磁场和人工磁场的变化来 进行地质勘探和测量的方法。
02 磁法测量原理
通过测量地磁场或人工磁场的磁场强度和方向， 可以推断出地下或地面物体的性质、形态和分布 规律。
1 2 3
高精度传感器
随着传感器技术的不断发展，未来将开发出更高 精度、更灵敏的磁场传感器，提高磁法测量的分 辨率和准确性。
智能化技术
人工智能和机器学习技术在磁法测量中的应用将 进一步深化，通过数据处理和模式识别等技术提 高测量效率和准确性。
多源融合技术
将磁法测量与其他地球物理方法进行融合，形成 多源地球物理勘探技术，有助于提高勘探效率和 精度。
详细描述
磁法测量通过测量地球磁场的变化，可以探测到地下矿体的磁性特征，进而确定矿体的位置和 资源量。在案例一中，利用磁法测量技术对某地区的铁矿进行了探测，通过数据分析确定了矿 体的位置和资源量，为后续的开采提供了重要依据。
案例二：考古遗址探测
总结词
利用磁法测量技术探测考古遗址，为文物保护提供科学依据 。
研究。
军事侦察
磁法测量在军事上可 用于探测地下掩埋的 军事设施和武器装备
。
磁法测量的重要性
01 资源开发与环境保护
磁法测量在资源开发和环境保护领域具有重要意 义，可以为矿产资源开发、土地利用和环境保护 提供科学依据。
02 科学研究
磁法测量是地球物理学、地质学、考古学等领域 的重要研究手段，有助于推动相关学科的发展。
介绍如何对测量数据进行处理和 校正，以确保数据的准确性和可 靠性。
材料磁学性能实验报告
材料磁学性能实验报告【材料磁学性能实验报告】实验目的：1.了解材料的磁学性能，并掌握测量方法。
2.熟悉磁化曲线的特征，以及磁滞回线的形态。
实验步骤：1.实验前准备：将实验用的磁体与其他金属物品隔离，以免互相干扰；调整仪器以确保测量准确性。
2.准备实验材料：选择不同材料的样品，如铁、钢、铝等，确保样品表面清洁。
3.确定样品尺寸：测量样品的长度、宽度和厚度，并计算出样品的体积。
4.测定饱和磁感应强度：将样品放置在恒定的外磁场中，逐渐增加磁感应强度，当磁感应强度不再引起样品磁化时，记录此时的磁感应强度，即为样品的饱和磁感应强度Bs。
5.绘制磁化曲线：以饱和磁感应强度Bs为起点，逐渐减小磁感应强度，记录不同磁感应强度下的磁感应强度B和磁场强度H的数值，并绘制磁化曲线。
6.测定剩磁和矫顽力：根据绘制的磁化曲线，找到磁滞回线的闭合部分，确定剩磁Br和矫顽力Hc的数值。
实验结果：1.通过测定不同材料的磁化曲线，我们可以得到各材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。
2.在磁化曲线中，随着磁场强度的增加，磁感应强度也会增加，但增幅逐渐减小，直至达到饱和磁感应强度。
3.在形成磁滞回线闭合部分的磁化曲线段中，磁感应强度在减小的过程中依然存在一定的数值，即剩磁Br。
4.磁滞回线闭合部分的起始点磁场强度即为矫顽力Hc的数值，它表示了材料在自由磁化状态和无磁场状态之间的磁场强度差。
实验分析及讨论：通过本次实验，我们对材料的磁学性能有了更深入的了解。
饱和磁感应强度Bs 是材料磁化过程中所能达到的最大磁感应强度，取决于磁性材料的种类和结构。
对于铁、钢等磁性材料来说，其饱和磁感应强度较高，而铝等非磁性材料的饱和磁感应强度很小。
磁化曲线的形态是描述材料磁性的重要特征之一。
在磁化过程中，当磁场强度逐渐减小时，材料磁化状态会存在一定的滞后效应，即剩磁Br。
这是由于材料磁化的微观结构特点所导致的，与磁颗粒的排列和磁矩的旋转有关。
磁法测量讲稿课件
磁力仪的操作与维护
安装与调试
确保磁力仪安装在平稳、无振 动、无磁场干扰的环境中，并
进行必要的校准和调试。
操作步骤
按照仪器说明书进行操作，确 保正确设置参数和操作流程。
数据采集
按照实验设计进行数据采集， 注意避免干扰和误差。
日常维护
定期进行仪器检查和维护，保 持仪器性能和精度。
磁力仪的误差来源与校正
文明。
某城市地下管线探测的磁法测量案例
总结词
该案例展示了磁法测量在城市地下管线探测中的实用性， 通过磁法测量可以快速准确地确定地下管线的位置和走向。
详细描述
在某城市的地下管线探测中，磁法测量技术被用于探测 城市管网的分布和走向。由于管线通常具有一定的磁性 特征，通过磁法测量可以快速准确地确定管线的位置和 埋深。这为城市规划和建设提供了重要的数据支持，有 助于保障城市基础设施的安全和稳定。
在地质领域，磁法测量被广泛应用于探测矿产资源、研究地球磁场变化等。在环境领域，磁法测量可 用于监测环境污染、评估生态系统的健康状况等。此外，考古领域的遗址探测和文物保护等方面也广 泛应用了磁法测量技术。
加强磁法测量的理论研究
总结词
理论体系的完善是推动磁法测量发展的 重要基础，需要加强基础理论的研究和 探索。
磁法测量通过测量地磁场强度的变化，推断地下地质构造和 矿产分布。在地质勘查中，磁法测量具有成本低、效率高、 探测深度大等优点，是常用的地球物理勘探方法之一。
考古探测中的磁法测量
总结词
磁法测量在考古探测中用于定位古代遗址、墓葬等文化遗存，以及确定文物分布 和埋藏深度。
详细描述
由于古代遗址和墓葬等文化遗存常与地下磁性物质有关，磁法测量可以通过测量 地磁场强度的变化，推断文化遗存的分布范围和埋藏深度，为考古发掘提供重要 依据。
物理实验技术中的磁性测量原理与实验方法介绍
物理实验技术中的磁性测量原理与实验方法介绍引言物理实验技术是科学研究和工程应用中不可或缺的一环。
磁性测量作为物理实验技术中的重要部分，在材料科学、能源研究、电子工程等领域中具有广泛的应用。
本文将介绍磁性测量的基本原理和常用实验方法。
一、磁性测量的基本原理1. 磁感应强度的测量原理磁感应强度是磁场的物理量，用于描述磁力场的强度和方向。
磁感应强度的测量原理基于法拉第电磁感应定律，即当导线在磁场中运动时，会在导线两端产生感应电动势。
利用法拉第电磁感应定律，可以测量磁感应强度。
2. 磁化强度的测量原理磁化强度是材料在磁场中磁化的程度，是描述磁体磁化特性的物理量。
磁化强度的测量原理基于霍尔效应，即当导体中有电流流过时，会在垂直电流方向的方向上产生一定的电势差。
通过测量霍尔电压和电流，可以得到磁化强度。
3. 磁化曲线的测量原理磁化曲线描述了材料在外加磁场中磁化强度与外加磁场强度之间的关系。
通过测量不同外加磁场下材料的磁化强度，可以得到磁化曲线。
常用的磁化曲线测量方法有霍兰德环和振荡磁强计法。
二、磁性测量的实验方法1. 磁感应强度测量方法常用的磁感应强度测量方法有霍尔效应法和极点法。
霍尔效应法利用霍尔效应测量磁感应强度，通过测量霍尔电压和电流，可以得到磁感应强度。
极点法则是通过将被测物体放置在已知磁场强度的磁极附近，利用磁体的力矩平衡条件得到被测物体的磁感应强度。
2. 磁化强度测量方法常用的磁化强度测量方法有霍尔效应法和电桥法。
霍尔效应法利用霍尔效应测量磁化强度，通过测量霍尔电压和电流，可以得到磁化强度。
电桥法则是将被测物体放置在匝数已知的线圈中，通过调节电桥平衡来测量磁化强度。
3. 磁化曲线测量方法常用的磁化曲线测量方法有霍尔德环法和振荡磁强计法。
霍尔德环法通过将被测物体制成一个环形样品，测量环形样品在不同外加磁场下的磁化强度，从而得到磁化曲线。
振荡磁强计法则是通过测量振荡电桥的平衡条件来测量不同外加磁场下的磁化强度，从而得到磁化曲线。
磁学性能
物质的磁性
铁氧体
磁性材料
物质的磁性
一 、磁化、磁化强度和磁化率
1、磁化
物质在磁场中由于受磁场的作用而表现 出一定的磁性，这种现象就称之为磁化。
2、磁化强度
磁化强物理量 —— 单位体积的总磁矩
M
Pm V
3、磁化率
M H
Bi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质
抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电
子轨道改变，产生一个磁矩，该磁矩的
方向与外磁场方向相反
抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化
率一般约为-10-5，为负值
顺磁性
顺磁性物质的主要特征是不论外加磁
场是否存在，原子内部存在永久磁矩。 无外加磁场时，顺磁物质的原子做无 规则的热振动，宏观看来，没有磁性； 外加磁场作用下，每个原子磁矩比较 规则的取向，物质显示极弱的磁性。
铁氧体和铁磁性物质的异同
同：磁性较强 异：铁氧体磁性来自两种不同的磁 矩， 一种磁矩在一个方向排列整齐， 另一种在相反的方向排列。 这两种磁矩方向相反，大小不等。 因此，铁氧体又称为亚铁磁体。
磁性材料
• 软磁材料 • 硬磁材料 • 矩磁材料
一、 软磁材料
1、主要特点 具有较高的磁导率和较 高的饱和磁感应强度。
三、矩磁材料
具有高磁导率、高电阻率
可作磁性记忆元件
高分子材料的磁学性能
1、大多数体系为抗磁性材料 2、顺磁性仅存在于两类有机物
（1）含有过渡金属 （2）含有不饱和键、自由基
称为磁化率或磁化系数，它把物 质的磁化强度与外磁场强度联系 了起来，它的大小反映了物质磁 化的难易程度，是材料的一个重 要的磁参数，同时，它也是物质 磁性分类的主要依据。
物理实验技术中的磁学测量方法与技巧
物理实验技术中的磁学测量方法与技巧引言：磁学作为物理学的一个重要分支，研究着磁性材料的特性和磁场的行为。
而在物理实验中，测量磁学性质是十分重要的一环。
本文将探讨物理实验技术中的磁学测量方法与技巧，帮助读者更好地理解与应用相关的实验技术。
一、用霍尔效应测量磁场强度：在测量磁场强度时，我们通常采用霍尔效应这一常见的方法。
霍尔效应是指当导体中有电流流过时，如果在横向的电场中有磁场存在，那么电场中就会产生一种纵向电势差。
通过测量电势差的值可以反映出磁场的强度。
同时，霍尔效应还可以用于测量导电性材料的载流子浓度，因为霍尔系数与载流子浓度之间存在一定的关系。
二、使用霍尔传感器测量磁场分布：除了用霍尔效应测量磁场强度外，我们还可以使用霍尔传感器对磁场的分布进行测量。
这种传感器通常由霍尔元件和放大电路组成。
通过选择不同方向的霍尔元件，我们可以根据磁场的分布情况来选择合适的传感器。
三、磁滞回线的测量方法：磁滞回线是描述磁性材料磁化过程中特征性的曲线。
测量磁滞回线可以帮助我们研究磁性材料的特性以及调控其性能。
常用的测量方法有横向励磁法和纵向励磁法，横向励磁法是通过固定磁场的方向，改变其强度来测量材料的磁滞回线；而纵向励磁法则是通过固定磁场的强度，改变其方向来测量磁滞回线。
四、磁矩测量与磁化率的计算：磁矩是描述物体在磁场中对外界施加力矩的物理量。
在实验中，我们可以通过磁力矩法或平衡法来测量磁矩的大小。
磁化率是磁矩与磁场的比值，是一个描述材料磁性程度的参数。
在实验室中，我们可以使用霍普金斯冷藏浸渍法、曼宁炬浸渍法等方法来计算磁化率。
五、磁性测量技巧：在进行磁性测量时，为了获得准确的结果，我们需要注意一些技巧。
首先，要尽量避免磁场外部的干扰，可以采用屏蔽装置来减少外界磁场的影响。
其次，要注意实验室的环境温度，因为温度会对磁性材料的性能产生影响。
最后，合理选择合适的测量范围和精度，以确保测量结果的准确性。
结论：磁学测量是物理实验中一项重要的工作，通过使用霍尔效应进行磁场强度测量、使用霍尔传感器测量磁场分布、测量磁滞回线以及磁矩测量与磁化率的计算，可以帮助我们更好地了解磁性材料的特性。
物理实验技术中的磁学测量与实验方法
物理实验技术中的磁学测量与实验方法引言：物理实验技术是科学研究的重要工具之一，它使得科学家能够通过实验来验证和探索各种物理现象。
磁学是物理学的一个重要分支，研究磁场和磁性材料的性质和相互作用。
磁学测量与实验方法是磁学研究中不可或缺的重要环节，本文将探讨磁学测量与实验方法在物理实验技术中的应用。
1. 磁场测量磁场是磁学研究的核心，测量磁场是磁学实验的基础。
常用的磁场测量方法包括霍尔效应法、振荡法和磁力计法。
1.1 霍尔效应法是一种测量磁场强度的重要方法。
通过将霍尔元件置于磁场中，当磁场梯度产生时，霍尔电势差也会产生变化。
利用这种变化来测量磁场强度。
1.2 振荡法是通过测量磁场对振荡频率的影响来确定磁场强度的方法。
当一个磁场作用于振荡电路时，会改变振荡频率。
通过测量频率变化，可以得到磁场的强度。
1.3 磁力计法是通过测量磁场对物体施加的力来测量磁场强度的方法。
利用磁力计可以测量磁场对物体的作用力大小，从而得到磁场的强度。
2. 磁性材料测量磁性材料是磁学研究中的重要对象，对其磁性质的测量是理解和研究磁性材料的关键。
常用的磁性材料测量方法包括磁滞回线测量、磁化曲线测量和磁阻测量。
2.1 磁滞回线是描述材料磁化特性的重要参数。
磁滞回线测量是通过改变外磁场的大小和方向来测量材料的磁滞性能。
通过测量磁滞回线可以得到材料的磁化强度、剩余磁化强度等参数。
2.2 磁化曲线测量是测量材料在外磁场作用下磁化强度的变化曲线。
通过测量材料在不同磁场下的磁化强度，可以研究材料的磁化特性和磁滞性能。
2.3 磁阻测量是测量材料磁性质的一种重要方法。
磁阻是指材料在外磁场作用下电阻的变化。
通过测量材料在不同磁场下的电阻变化，可以了解材料的磁阻特性。
3. 磁学实验方法磁学实验方法是用于研究磁学现象和验证磁学理论的实验方法。
常用的磁学实验方法包括磁场分布测量、磁滞回线测量和磁化曲线测量。
3.1 磁场分布测量是研究磁场特性的重要方法。
通过测量磁场在空间中的分布情况，可以了解磁场的强度、方向等参数。
纳米材料的磁学特性测试方法详解
纳米材料的磁学特性测试方法详解纳米材料的磁学特性是其在微观尺度上的磁性行为，对于理解和应用纳米材料具有重要意义。
准确测量纳米材料磁学特性的方法对于研究纳米材料的性质、应用开发和性能改善至关重要。
本文将详细探讨纳米材料磁学特性的测试方法，并介绍几种常用的测试手段。
一、磁化曲线测量法磁化曲线测量法是一种常用的测试纳米材料磁学特性的方法。
该方法通过测量材料在外加磁场作用下的磁化强度，得到磁场和磁化强度之间的关系曲线，称为磁化曲线。
通过分析磁化曲线，可以获取纳米材料的一些重要磁学参数，如饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力等。
在磁化曲线测量中，通常采用霍尔效应磁强计、振荡样品磁电位计和超导磁体等设备。
这些设备可以提供高灵敏度和高分辨率的测量结果，并能够在不同温度和磁场条件下进行测试。
二、磁化强度测量法磁化强度测量法是另一种常见的测试纳米材料磁性的方法。
该方法通过测量材料自身的磁化强度来评估其磁学特性。
磁化强度是材料单位体积内磁矩的总和，可以用于表征纳米材料的磁化行为。
常用的磁化强度测量方法包括霍尔效应测量、恢复磁强计和超导量子干涉仪等。
这些方法通过利用霍尔效应、恢复磁强和超导现象等原理，实现对纳米材料磁化强度的准确测量。
三、磁滞回线测量法磁滞回线测量法是一种测试纳米材料磁性的重要方法。
该方法通过在外加磁场下测量材料磁化强度的变化，得到磁滞回线。
磁滞回线可以反映纳米材料的磁滞特性，包括磁化强度的变化程度、剩余磁化强度和矫顽力等参数。
磁滞回线的测量通常使用霍尔效应磁强计、超导恢复磁强计和振荡样品磁电位计等设备。
这些设备能够对纳米材料磁滞回线进行高精度测量，并提供详细的磁滞特性信息。
四、磁顺应力测量法磁顺应力测量法是一种用于测试纳米材料磁学特性的先进方法。
该方法利用纳米材料在外加磁场下的磁顺应力表现，并通过测量材料表面或其它部位的应变变化，得到磁顺应力的信息。
磁顺应力测量常用的方法包括磁弹性测量、弹性光学测量和压电传感测量等。
磁学测量实验技术的使用教程与数据分析
磁学测量实验技术的使用教程与数据分析引言：磁学测量是研究物质磁性及其相关现象的重要手段，广泛应用于材料科学、物理学等领域。
在实验中，正确使用测量技术并准确分析实验数据是保证实验结果有效性的关键。
本文将为读者介绍一些常用的磁学测量实验技术及其数据分析方法，帮助读者更好地应用于实验中。
一、磁化曲线测量与分析磁化曲线测量是磁学实验中最常见的实验之一，它可以用来研究材料的磁化特性。
测量过程中，首先需要将样品置于恒定磁场中，然后测量样品的磁化强度与外加磁场的关系。
为了准确测量磁化强度，可以使用霍尔磁场计或磁感应强度计等磁场测量仪器。
测量完成后，需要进行数据分析。
常见的数据分析方法有：1. 计算剩余磁化强度（Remanence）和饱和磁化强度（Saturation magnetization）：通过测量样品在较高磁场下达到的最大磁化强度和在磁场消失后样品仍保持的磁化强度，可以计算出样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度。
这些参数可以衡量材料的磁性能。
2. 绘制磁滞回线图：磁滞回线图能够直观地显示材料的磁化特性，对于分析材料的磁性能非常有帮助。
通过将外加磁场和样品的磁化强度作为坐标，可以绘制出磁滞回线图，从中可以得到材料的剩余磁化强度、饱和磁化强度、磁滞回线的形状等信息。
二、磁滞损耗测量与分析磁滞损耗是磁性材料在磁场变化中产生的能量损耗，是评价材料磁性能的重要指标。
磁滞损耗的测量及分析可以帮助研究人员了解材料的能量损耗情况，提高材料的磁性能。
在磁滞损耗测量过程中，需要使用电感耗散仪等仪器来测量样品在交变磁场下的磁化强度和磁场的相位差。
通过测量样品在不同频率下的磁滞损耗，可以得到材料的磁滞损耗特性。
数据分析方面，可以采用以下方法：1. 计算磁滞损耗：通过测量磁场和磁化强度的波形，可以计算出样品的磁滞损耗。
磁滞损耗一般用于评价材料在高频磁场下的性能，可以通过测量不同频率下的磁滞损耗来研究材料对不同频率的磁场的响应情况。
材料磁学性能实验 原理简介
软 1.4 示波器法测量动态磁特性曲线原理
磁 材 料 磁 化 曲 线 测 量
图4 示波器法测量动态磁滞回线原理图
10
永 2.1 实验目的
磁
材
料 了解永磁材料的磁学性能参数；
磁
滞 熟悉永磁材料磁滞回线测试原理； 回
线 的
掌握磁滞回线的分析；
测
定
11
永 2.2 测试设备及试样
磁 材 料 MATS-2010H永磁材料自动测量装置 磁 滞 铁磁材料试样及其制备工具 回 线 制样用的多层叠片或薄带 的 测 定
测
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。
定
图4 冲击电流法的实验电路
21
12
永 2.3 磁滞回线测定的基本原理
磁
材
B＝µH， µ为磁导率
（1）
料
磁
滞
磁导率不是常量，它随着所处磁场强
回
度H的变化而变化
线 的
外磁场撤除后，磁介质仍能保留部分 磁性。
测
图1 起始磁化曲线与磁滞回线
定
磁感应强度B 磁场强度H
13
永 2.3 磁滞回线测定的基本原理
磁
材
0a段： 起始磁滞回线
料
磁
化
曲
线
测
量
图 1 冲击法测量软磁材料静态磁特性曲线原理图
7
软 1.3 积分法测量材料磁滞回线的实验原理
磁 材 料 磁 化 曲 线 测 量
图 2 静态磁特性回线测试原理图
8
软 1.4 电压表-电流表法测量动态磁特性曲线原理
磁 材 料 磁 化 曲 线 测 量
图 3 电压表-电流表法的测量动态磁特性曲线原理图
材料的磁学性能与测试方法
材料的磁学性能与测试方法材料的磁学性能是指材料在磁场下的特性和行为。
磁学性能对于许多领域的应用至关重要，如电子设备、磁存储、能源转换等。
为了深入了解和评估材料的磁学性能，科学家和工程师们开发了各种测试方法和技术。
本文将介绍常见的材料磁学性能测试方法以及其应用。
一、磁矩与磁滞回线测试方法磁矩是一个材料在磁场中受磁化作用时所表现出的磁性强度。
磁矩可以通过磁滞回线测试方法进行测量。
该测试方法主要通过改变外加磁场的强度来测量材料的磁化强度。
磁滞回线图是磁矩随外加磁场变化的图像，通过分析磁滞回线图可以了解材料的磁化强度和磁滞损耗等。
二、磁化曲线测试方法磁化曲线测试方法主要用于测量材料的磁化特性。
这种方法通过在材料中施加不同大小的磁场，然后测量磁场对材料磁化程度的影响。
通过绘制磁化曲线，可以确定材料的磁化特性，如饱和磁化强度、剩余磁矩和矫顽力。
三、矫顽力和剩余磁矩测试方法矫顽力是指外加磁场移除后，材料保留的剩余磁矩。
矫顽力和剩余磁矩是材料磁学性能的重要指标之一。
这些指标可以通过磁化曲线测试方法中的回磁曲线来测量。
通过矫顽力和剩余磁矩的测量，可以评估材料的磁记忆效应，以及应用于数据存储等领域时的可靠性。
四、磁导率测试方法磁导率是材料对磁场的响应能力。
磁导率测试方法主要通过施加一个交变磁场，并测量材料的磁场强度和施加磁场的相位差来计算磁导率。
磁导率的测量可以用于评估材料的磁性能和应用于电磁设备中的性能。
五、饱和磁化强度测试方法饱和磁化强度是指材料在外加磁场逐渐增大的情况下，达到饱和状态时的磁化强度。
饱和磁化强度测试方法可以通过磁化曲线测试中的饱和磁化强度来测量。
饱和磁化强度是衡量材料磁性能的重要指标之一，对于电磁设备和磁性材料的设计和应用具有重要意义。
通过以上介绍的各种测试方法，我们可以准确测量和评估材料的磁学性能。
这些测试方法对于磁性材料的设计、磁性材料应用的改进以及电磁设备的开发都起到了至关重要的作用。
我们可以根据具体的需求选择合适的测试方法，以便更好地了解和利用材料的磁学性能。
物理实验技术中的磁学测量与实验技巧
物理实验技术中的磁学测量与实验技巧引言物理学作为自然科学的一门重要学科，在许多领域中都发挥着关键作用。
磁学作为其中的一部分，研究磁场和磁性物质之间的相互作用关系，具有广泛的应用价值。
本文将重点介绍物理实验技术中的磁学测量与实验技巧，帮助读者更好地理解并应用这些技术。
一、磁学测量的基础知识在进行磁学测量之前，首先需要了解一些基础知识。
磁场是指物体周围存在的物理场，可以通过磁感应线来表示。
磁感应线的形状和大小可由磁力线得知。
另外，磁感应强度是磁场的重要参数之一，表示单位面积上通过的磁通量。
磁感应强度的测量可以通过法拉第电磁感应定律进行实验。
二、磁学测量的实验技巧1. 磁场测量仪器的选择在进行磁学测量时，需要使用一些特定的仪器设备。
例如，磁力计用于测量磁力的大小，霍尔效应传感器用于测量磁场的强度等。
根据具体实验需求，选择合适的仪器设备非常重要。
2. 磁场探测器的校准为了获得准确的磁场测量数据，对磁场探测器进行校准十分必要。
常见的校准方法包括零点校准和灵敏度校准。
零点校准是通过将磁场测量仪器放置在无磁场环境中，并调整仪器的读数为零来进行的。
灵敏度校准则是通过已知磁场强度的样品进行采样，并将仪器读数与已知值进行对比，具体调整仪器的灵敏度。
3. 磁场测量的准直在进行磁场测量时，准直是非常重要的。
准直是通过调整测量仪器与被测磁场的相对位置和角度，使其垂直或平行于磁场方向。
准直准确后可以排除附加误差，提高测量结果的准确性。
4. 磁学测量数据的处理在磁学测量中获得的数据需要进行分析和处理，以得到有意义的结果。
对于复杂的磁学测量数据，可以使用数据处理软件进行处理，如MATLAB、Python等。
通过适当的数据处理方法，可以得到更清晰、更可靠的结果。
三、磁学实验中常用的技巧1. 磁场隔离在某些磁学实验中，为了保证测量结果的准确性，需要隔离其他磁场的干扰。
可以使用铁磁材料或磁屏蔽箱来实现对磁场的屏蔽。
同时，在设置磁场测量系统时，需考虑其与其他实验设备的位置和电磁兼容性。
物理实验技术中的磁性性能测量方法与技巧
物理实验技术中的磁性性能测量方法与技巧引言磁性是物质固有的一种特性，广泛应用于生活和科学研究中。
在物理实验中，测量磁性性能是重要的任务之一。
本文将介绍常用的磁性性能测量方法与技巧，帮助读者更好地理解和应用于实际实验中。
一、磁场测量技术磁场是一个与磁性性能密切相关的参数。
在实验中，我们常常需要测量材料的磁场分布。
磁场测量常用的方法有Hall效应测量法和霍尔效应测量法。
1. Hall效应测量法Hall效应是一种基于洛伦兹力和霍尔电阻效应的测量方法。
它通过材料中电流带来的霍尔电压来测量磁场的分布。
可以使用霍尔元件（如霍尔传感器）来测量，也可以使用示波器等设备来实时显示和记录霍尔电压的变化。
这种方法简单便捷，适用于测量小尺寸和低磁场强度范围内的磁场。
2. 霍尔效应测量法霍尔效应是一种基于磁场对电荷运动轨迹的影响效应。
通过在材料中加入电流，利用电流在磁场中产生的霍尔电势差来测量磁场。
霍尔效应测量法适用于高磁场强度范围内的磁场测量。
常见的一种应用是基于霍尔传感器的磁通门测量法。
二、磁滞回线测量技术磁滞回线是材料在不同外磁场作用下的磁化状态之间的关系曲线。
磁滞回线的测量可以帮助我们了解材料的磁性能及其磁化过程。
常用的磁滞回线测量方法有振荡型测量法和直流测量法。
1. 振荡型测量法振荡型测量法是通过变化外磁场的频率和振幅，测量材料的磁化状态来确定磁滞回线的方法。
利用频率和振幅的变化，可以得到不同外磁场下材料的磁滞回线。
这种方法适用于测量磁滞回线的宽频带范围。
2. 直流测量法直流测量法是通过改变外磁场的大小和方向，测量材料磁滞回线的方法。
通过改变磁场并测量材料的磁化强度，可以得到不同外磁场下的磁滞回线。
这种方法适用于测量磁滞回线的静态特性。
三、磁性测量技术除了磁场和磁滞回线的测量外，还需要测量材料的其他磁性参数，如磁化强度、磁导率和磁阻等。
常见的磁性测量技术有霍尔效应测量法和电磁感应测量法。
1. 霍尔效应测量法霍尔效应在前面已经提到，可以用于测量磁场和磁滞回线。
材料磁学性能及其测量
磁学测量等。
1.1 材料的磁化现象及磁学基本量
磁场：由运动电荷（或电流）产生的在空间连续分布的一种物质。 宏观性能：在场内运动的电荷会受到作用力。
任何有限尺寸的物体处于磁场中，都会使它所占用的空间的磁场发生变化，
能量各向异性的特征称为形状各向异性。
退磁场对样品的磁性能的影响是明显的：
有退磁场时磁化曲线是倾斜的。
所以性能表给出的磁导率数值都是针对有效磁场的数值，材料性能的实际 测量中必须尽量克服退磁场的影响。
各种不同单位的换算
磁学量的单位目前常用的是国际单位制(SI)和高斯单位制(CGS）。
磁矩：
在高斯单位制中0=1G/Oe，则磁偶极矩与磁矩无差别，统称
到高频和微波领域。非晶合金磁性的发展，开拓了优质软磁材料的领域。 近20年来，磁记录材料和磁光记录材料正在迅猛发展。在多层膜中发现
巨磁电阻以来，自旋相关导电材料及其器件不断出现，有机铁磁体、
C60化合物铁磁体及室温铁磁体的发现预示了磁性与磁性材料的发展前 景。
本章主要介绍材料的磁化现象及磁学基本量，铁磁性和亚铁磁性物
方向：-m指向+m 单位Wb.m
用环形电流描述磁偶极子：
A m2 磁矩： m iA jm 0 m
0 4 107 H .m 1
电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必然有一个磁矩（轨道磁 矩），自旋也会产生磁矩（自旋磁矩），自旋磁矩是基本粒子的固有磁 矩。
当物体受外加磁场的作用被磁化后，便会表现出一定的磁性。实际上， 物体的磁化并不改变原子固有磁矩的大小，而是改变了它们的取向。
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超导环
RF 振荡器
CT RT
采用交流偏置,将一射频磁场耦合到超导环上，在外磁通 作用下,测量超导结产生电动势。
偏置的目的是使超导结周期地达到临界状态,使环外磁通 以量子化的形式进入环内，从而在超导环内的超导电流产 生周期变化，这样在结上产生周期电动势，实现磁测。
（二）DC SQUID
直流超导量子干涉器（DC SQUID）是在一块超
测量范围宽：可从零场测量到几kT；
频带宽：响应频率可从零响应到几kHz。
测量原理
绝缘层在1nm量级以保 证量子效应显著 “弱”超导体
电子对通过超导的约瑟夫森结中势垒隧道而形成超导电流 的现象叫超导隧道效应，也叫约瑟夫森效应。
直流约瑟夫逊效应
约瑟夫逊结能够通过很小超导电流的现象，称为超 导隧道结的约瑟夫逊效应，也称直流约瑟夫逊效应
2、每个样品磁化强度
3、主要应用于物理、化学、 材料、地质、生物等领域。
SQUID 4
MPMS-7型超导量子磁强计介绍
内部示意图
磁体线圈及磁场 变温(抽气)控制系统
样品提拉系统 信号检测系统 预真空清洗系统 氦液面(探测)传感器
运行 1
超导量子磁强计的操作
超导量子磁强计的运行（条件）
1、使用液氦
超导量子磁强计的操作
控制软件的启动和使用（方法）
操作系统：纯DOS系统 (2002.03.15) 控制软件的位置：C:\MPMSR2\*.* 控制软件的名称：MPMSR2.EXE 控制软件的启动：键入MPMSR2，执行。 数据文件的位置：D:\DATA\个人目录\*.* 测量程序的位置：D:\SEQ\个人目录\*.*
总容量：56 升； 初次冷却：100 升； 液氦的自然蒸发：3 升 ～ 5 升/天（5 K时）
2、电力要求
交流（2205 %）V
3、环境要求
温度（< 30 C）、湿度（< 80 %）
样品安装 2
超导量子磁强计的操作
• 磁性测量样品的安放原则
9 mm 6 mm
1、样品尺寸尽量小 2、样品在磁场方向对称 3、样品在径向居中 4、刚性固定
超导量子干涉（Super Conducting Quantum Interference Device）磁强计，是利用约瑟夫森 （Josephson）效应设计的极敏感的磁传感器
特点 灵敏度极高：可达10-14~10-15T，比灵敏度较高的光 泵式磁敏传感器要高出几个数量级；是目前为止检 测灵敏度最高的磁敏传感器。
超导量子干涉磁强计
汪青
• 经典物理学认为，物体越过势垒，有一阈值能量；粒子能 量小于此能量则不能越过，大于此能量则可以越过。例如 骑自行车过小坡，先用力骑，如果坡很低，不蹬自行车也 能靠惯性过去。如果坡很高，不蹬自行车，车到一半就停 住，然后退回去。量子力学则认为，即使粒子能量小于阈 值能量，很多粒子冲向势垒，一部分粒子反弹，还会有一 些粒子能过去，好像有一个隧道，故名隧道效应 （quantum tunneling）。可见，宏观上的确定性在微观上 往往就具有不确定性。虽然在通常的情况下，隧道效应并 不影响经典的宏观效应，因为隧穿几率极小，但在某些特 定的条件下宏观的隧道效应也会出现。
此时约瑟夫森结与一块超导体相似，结上不存在任 何电压，即流过结的是超导电流。但一旦超过临界 电流值Ic，结上即出现一个有限的电压，结的性状 过渡到正常电子的隧道特性。
IC—H 特性
Ic 20
10 Ф=0
0
1
2
3
4
超导结的Ic-H曲线
5
Байду номын сангаас
6
H
约瑟夫逊的直流效应受着磁场的影响。临界电流随
外磁场周期起伏变化。而临界电流IC对磁场亦很敏感，
甚至地磁场可明显地影响Ic。即随着磁场的加大临界
电流IC逐渐变小。
交流约瑟夫逊效应
实验证明，当结区两端加上直流电压时，结区会出
现高频的正弦电流，其频率正比于所加的直流电压 ，即
f = KV
式中 K=2e/h=483.61012Hz/V。
根据电动力学理论高频电流会从结区向外辐射电磁 波。可见超导隧道结在直流电压作用下，产生交变
SQUID 1
MPMS－7型超导量子磁强计介绍
MPMS只是超导量子磁强计的一种
MPMS－7
最大磁场：7特斯拉
Syste m Measureme nt Propertie s Magneti c
主要用途：
1、通过变温直流磁化曲线和 变场磁滞回线探测样品的磁性， 主要适用于较弱磁性的块材样 品、薄膜样品、粉末样品、纳 米材料、超导材料等。
构成类型
SQUID磁强计一般由SQUID、压差密度计和超 导磁场构成。
超导量子干涉器件有两种类型：
射频超导量子干涉器（RF SQUID） 直流超导量子干涉器（DC SQUID）
（一）RF SQUID
射频超导量子干涉器含 有一个超导隧道结的超 导环，在超导环中存在 超导量子干涉效应。测 量时，采用射频电流进 行偏置，其构成形式如 图所示。
电流，辐射和吸收电磁波，这种特性即交流约瑟夫 逊效应。
磁通量子化
在小超导环中，电流能够持 续流动，但由周期性边界条 件的限制，只有某些分立的 状态能够存在。电流的量子 化使得磁通也必将是量子化 的。Φ=nφ0 φ0—磁通量量子，
测磁原理
超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场。例如,若在超导结的两端接上电源,电压 表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表开 始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流IC,此 时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极大 值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子φ0,可得到透入超 导结的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出φ,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化,在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ0即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小。 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化。
导体上由两个超导隧道结而构成的超导环。超导
环中存在超导量子干涉效应，测量时用直流电流
进行偏置，如图所示。
I
C1 IA
A
1
IB B
E
C2
2
DC SQUID构成示意图
若在与环面相垂 直的方向施加一 外磁场，则流经 双结超导环的最 大超导电流既是 每个超导结结区 所穿透的磁通量 的周期函数，也 是超导环所包围 的磁通量的周期 函数。两者的周 期都是一个磁通 量子。通常称之 为双结量子干涉 效应