FD-FMCT-A型铁磁材料居里温度测试实验仪仪器使用说明解读

合集下载

铁磁性材料居里温度的测定

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

铁磁性材料居里温度的测试

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。

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。

型居里点测试仪使用说明书

型居里点测试仪使用说明书

JLD-II 型居里点测试仪使用说明书 一、组成:1. 电源箱(示波管及电源供给部份,温度设置、控制、显示部分、及H 、B 信号处理部分)。

2.加热炉3.铁磁材料样品 二、主要技术参数:1.使用电压及频率 220V AC 50HZ 2.加热炉温度范围 室温~120℃ 3.加热电压 0~27VDC 4.温度显示 数显5.测量精度 ≤±1.5℃ 6.铁磁材样品 5种 三、原理:对于铁磁物质来讲,由于有磁畴的存在,因此在外加的交变磁场的作用上将产生磁滞现象。

磁带回线就是磁滞现象的主要表现。

如果将铁磁物质加热到一定的温度,由于金属点阵中的热运动的加剧,磁畴遭到破坏时,铁磁物质将转变为顺磁物质,磁滞现象消失,铁磁物质这一转变温度称为居里点。

本居里点测试仪就是通过观察示波管上显示的磁滞回线的存在与否来观察测量铁磁物质的这一转变温度的。

给绕在待测样品上的线圈L 1通一交变电流,产生一交变磁场H ,使铁磁物质往复磁化,样品中的磁感应强度B 与H 的关系B=f (h)为磁带回线(如图所示)BH图1 图2由于H 正比于i, i 为通过L 1的电流,称为励磁电流,因此可以用i 的讯号代表H 的讯号,为此在励磁电路中串接一个采样电阻R 1 ,将其两端的电压讯号经过放大后送至示波管的X 偏转板以表示H 。

B 是通过付线圈L 2中由于磁通量变化而产生的感应电动势来测定的。

其感应电动势为ε=-=Φ-dt d a dtdB式中a 为线圈截面积,将上式积分得B=∂⎰∂-1dt由此可见样品的磁感应强度与付线圈L 2上的感应电动势的积分成正比,为此将L 2上的感应电动势经过R 2C 积分线路,从积分电容C 上取出B 值,并加以放大处理后送至示波管的y 偏转板。

于是示波管上显示出了样品的磁滞回线。

当样品被加热到一定温度时,示波管上的磁滞回线即行消失。

对于磁滞回线刚好消失时样品的温度,即为该样品的居里点。

四.使用方法:1.将加热炉的铁磁材料样品与电源箱,用专用线连接,并把样品放入加热炉。

DF直读光谱仪操作规程

DF直读光谱仪操作规程

Procedure1.目的和适用范围Purpose and Application Scope本文件制订了DF 直读光谱仪的操作规程,旨在准确地对钢铁材料进展化学成分定性定量分析。

This document specifiesDF direct reading spectrometer operating procedures, intend to accurately and quantitatively analyze the chemical composition of steel material.2.技术要求Technological requirements2.1运输与移动Transportation& Setting-upDF 系列光谱仪用木制标准包装箱,安装现场可用叉车〔承载力气为400kg〕来移动仪器。

假设要把仪器移动到高于或低于地面的位置,则要用叉车或万能升降车或吊车。

DF series spectrometer is delivered with standard wooden package. Forklift (carrying capacity more than 400 kg) can be used to move this instrument when installation. If the instrument should be moved higher or lower than the location of the ground, then forklift trucks or a general elevator or crane should be used.为修理与保养便利,仪器四周要留有确定空间〔距离墙壁至少0.8m〕。

仪器自身的尺寸是1.42m×1.30m ×0.92m。

此外,还要在仪器四周为打印机、计算机、氩气瓶留出空间,这样工作空间至少需要10m2,与仪器相接的全部接口都位于仪器后面。

居里温度的测量实验报告

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。

磁性材料分析仪安全操作及保养规程

磁性材料分析仪安全操作及保养规程

磁性材料分析仪安全操作及保养规程磁性材料分析仪是一种用于检测材料中磁性元素含量的仪器,广泛应用于材料科学、制造业、矿业等领域。

为确保分析仪的正常运行和操作人员的人身安全,有必要建立磁性材料分析仪的安全操作规程,并制定相应的保养规程。

安全操作规程1. 操作前准备在操作前,应进行以下准备工作:•仔细阅读磁性材料分析仪的操作手册和安全说明书;•确认磁性材料分析仪的工作环境,环境温度范围为5℃~35℃,相对湿度不大于80%;•确认磁性材料分析仪的电气接地是否良好;•检查磁性材料分析仪所需的气源、电源、水源等是否充足;•确认样品制备工作已经完成,并确保样品符合磁性材料分析仪的测试要求。

2. 操作过程在使用磁性材料分析仪进行测试的过程中,应注意以下几点:•避免在强磁场环境下使用,以防止对现场其他仪器和设备产生影响;•禁止吸烟、喝饮料和进食,以防止食品和水液误入仪器内部;•在操作时应穿戴防静电服,并确保仪器周围的环境无静电干扰;•在操作前应进行样品的预热处理,使其达到稳定温度;•在测试过程中,应保持气源、电源、水源等设备的供应充足,并监测仪器的各项工作指标。

3. 操作后清理在测试完成后,应及时清理磁性材料分析仪,包括:•关闭磁性材料分析仪,并切断电源;•清理样品孔、磁场感应线、气压传感器、传感器插头等部件;•清理磁性材料分析仪的周边环境,包括仪器放置区域和实验室环境;•将样品标记清理干净,并妥善保存。

保养规程为保证磁性材料分析仪的长期稳定运行和准确分析结果,有必要进行定期保养,包括:•按照操作手册要求,对磁性材料分析仪进行定期检查和校准;•定期更换检测系统内的气压传感器,一般为每年一次;•定期清理和更换型号识别器,以保证其精度,一般为每3年一次;•定期更换样品孔的陶瓷弹簧,以保证测试过程的稳定性和精度。

总结磁性材料分析仪在材料分析方面有着广泛的应用,但是在操作中也存在一定的危险性和安全隐患。

因此,我们应该建立完善的安全操作规程,并定期进行保养和维护,以确保仪器的安全和精度。

磁性温度计

磁性温度计

磁性温度计简介磁性温度计是一种利用磁性物质在变化温度时磁性性质的变化来测量温度的仪器,它是温度计中的一种。

磁性温度计的原理是基于磁性材料铁磁性随温度的变化。

随着温度的升高,铁磁物质会逐渐失磁,磁性强度也会随之降低。

通过磁性材料的磁性强度变化来计算温度。

结构磁性温度计包括磁性材料、悬挂元件、刻度盘和外壳等组成。

其中,磁性材料是磁性温度计的核心部分,它的铁磁性与温度的关系被用于温度的测量。

悬挂元件是用于支持磁性材料的挂钩或吊环,将磁性材料悬挂在空气中以保证其所受环境温度等影响最小化。

刻度盘上有一系列温度标尺,用于读取温度值。

外壳则是保护温度计内部的构件不受外界干扰,同时起到固定组件的作用。

工作原理磁性温度计的工作原理是基于磁性材料的磁性强度与温度的关系。

当磁性材料受到温度变化的影响时,它的磁性强度也会发生变化。

磁性温度计利用磁性材料的磁性强度变化来计算温度。

在磁性温度计中,磁性材料被悬挂在一个环境温度为T0的空气中。

磁性材料的磁性强度与温度的关系可以表示为:B = B0(1 - aT)其中,B为温度为T时磁性材料的磁性强度,B0为温度为T0时的磁性强度,a是温度系数。

在常温下,磁性材料的磁性强度是一个固定值。

当磁性材料被放入高温环境中时,它的磁性强度会发生变化,这个变化是可以被测量的。

磁性温度计的刻度盘上有一系列温度标尺,根据磁性强度的变化可以计算出温度值。

优缺点优点1.磁性温度计具有较高的精度和重复性。

2.磁性温度计适用于较宽的温度范围,可以测量从低温到高温的范围。

3.磁性温度计可以避免温度计受化学腐蚀和蒸汽等腐蚀性气体的影响。

缺点1.磁性温度计对外部磁场的干扰敏感。

2.磁性温度计的测量范围有限,一般只适用于室温以上的温度范围。

3.磁性温度计需要进行定期校准,以确保测量精度。

应用磁性温度计广泛应用于工业、实验室和科学研究等领域,如:1.在高温蒸汽管道中任现场温度测量。

2.在制造业中,磁性温度计可用于生产钢铁、铝、玻璃等产品时对高温过程的精确温度测量。

  1. 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. 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. 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)。

仪器使用指导TEACHER'S GUIDEBOOKFD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司Shanghai Fudan Tianxin Scientific_Education Instruments Co.,Ltd.FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪仪器说明一、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,该仪器可以用于普通物理电磁学实验或者近代物理实验。

二、仪器简介FD-FMCT-A型铁磁材料居里温度测试实验仪主要包括实验主机两台、手提实验箱一个,如下所示:1234图1 实验主机(信号发生器和频率计)5678图2 实验主机(交流电压表和信号采集系统)1211109131415图3 实验箱(交流电桥和加热器、温度显示装置)(1)数字频率计:显示“信号发生器”输出的波形的频率。

(2)信号输出Q9座:“信号发生器”输出波形的输出端。

(3)频率调节旋钮:调节“信号发生器”输出的波形的频率。

(4)幅度调节旋钮:调节“信号发生器”输出的波形的幅度。

(5)交流电压表:显示电桥输出波形的电压有效值。

(6)样品温度Q9座:样品温度信号由此经端口送往进行A/D转换。

(7)电桥输出Q9座:电桥输出信号由此经端口送往进行A/D转换。

(8)串行通讯端口:实验通过此端口连接电脑,进行通讯。

(9)加温开关:按下此开关,对紫铜棒(内置样品)通电加热。

(10)样品温度Q9座:温度传感器PT100测得紫铜棒的温度后,在此输出对应的电压信号。

(11)加热速率调节旋钮:调节对紫铜棒通电加热的速率。

(12)电桥平衡调节旋钮:通过这两个旋钮,调节电桥平衡。

平衡时,输出电压接近0.000V。

(13)紫铜棒:该紫铜棒有样品槽,通电后,可以对内置的样品加热。

(14)电感线圈:电桥的重要组成部分。

(15)电源开关:实验箱的电源总开关。

三、技术指标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 0-9999Hz3.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-150o C分辨率 0.1 o C5.铁磁样品居里温度分别为 60 o C±2 o C和80 o C±2 o C四、实验项目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。

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.放入样品时需要在铁氧体样品棒上涂上导热脂,以防止受热不均。

3.实验时应该将输出信号频率调节在500Hz以上,否则电桥输出太小,不容易测量。

4.加热器加热时注意观察温度变化,不允许超过120 o C,否则容易损坏其他器件。

5.实验测试过程中,不允许调节信号发生器的幅度,不允许改变电感线圈的位置。

铁磁材料居里温度测试实验讲义一、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。

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、实验仪器实验仪器主要包括FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪主机两台,手提实验箱壹台,必要时还可以借用示波器检查交流信号输出。

图7 实验主机(信号发生器和频率计)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)。

相关文档
最新文档