铁磁材料居里温度的测量
铁磁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。
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。
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。
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。
居里温度的测定
居里温度的测定钙钛矿锰氧化物居里温度的测定摘要：本文简要介绍和讨论了磁性材料居里温度的测量方法，对钙钛矿锰氧化物的居里温度做了实验测量，并对实验结果进行了讨论。
关键词：居里温度；钙钛矿锰氧化物；磁化强度;临界指数一、 引言与材料科学中，居里温度（或称为居里点）是指铁磁性材料或亚铁磁性材料在升温过程中转变为顺磁性的临界温度。
在居里温度以上，磁性物质会失去其强磁性。
在居里温度以下，交换作用使得相邻原子磁矩呈平行取向（铁磁性材料），或者反平行取向（亚铁磁性材料）。
当温度升高时，原子的无序热运动将会逐步破坏材料内部磁矩的有序排列，当温度高于居里温度后，热运动能和交换作用能相等，此时材料处于完全无序状态，变为顺磁性。
在居里点处磁性的破坏是一种二级相变，同时磁化率理论上为无限大，因此居里点也是临界点。
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。
二、 居里温度的测量方法1) 通过测定材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到曲线，从而得到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、震动样品磁强计以及SQUID 等。
2) 通过测定样品材料在弱磁场下的初始磁导率的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。
霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里温度附近，由于磁晶各向异性常数1K 随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度的变化，而初始磁导率21s i M K μ∝，因此在居里温度附近，i μ会显示一最大值，随后快速趋于零的现象。
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。
三、 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，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。
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铁磁材料居里温度的测量
一、实验目的
1、了解物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。
2、学会一种测量铁磁材料居里点的实验方法。
3、测定铁磁环样品的居里温度。
二、实验原理
1、磁介质与物质的磁性
在磁场的作用下发生变化并反过来影响磁场的物质叫磁介质。
磁介质在磁场作用下发生变化的过程叫磁化(任何物质都就是磁介质)
2、磁化的微观机制
安培的分子电流假说:每个分子内部电荷运动的总效果相当于一个圆形电流——分子电流
物质磁性的根源:原子内部电荷运动。
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。
居里点——铁磁材料失去磁性或者从铁磁相转变为顺磁相的温度(相变)。
测量原理:
给绕在待测样品磁环上的线圈L1通交变电流i(励磁电流),产生交变磁场H,使铁磁环反复磁化。
样品中B与H的关系B=f(H)为磁滞回线。
由于H正比于L1的电流,因此可以用电流的信号代表H的信号。
在励磁电路中串接采样电阻R1,将其两端的电压讯号(与电流正比)经放大后, 送至示波器的X轴输入以表示H。
B就是通过副线圈L2中因磁通量变化而产生的感应电动势来测定的。
所以,磁环中B与L2上感应电动势积分成正比。
将L2上经过R2C积分电路,从积分电容上取出B值,放大处理送至示波器Y轴输入。
示波器x轴输入反映H,Y轴输入反映B,示波器显示磁滞回线。
当磁环被加热到一定温度,磁滞回线消失。
对应温度即居里点。
三、实验仪器
JHD-Ⅱ型居里点测试仪:
1、电源箱(电源部分,温度设置控制,H、B信号处理部分);
2、加热炉
3、铁磁材料样品;
4、示波器。
四、注意事项
1、实验过程中适当调节X衰减,以显示较理想的磁滞回线。
2、每次须让加热炉降至常温再放入样品,以免温度传感器响应时间不同引起测量误差。
3、谨慎换放样品,不能拉扯金属插头外导线。
4、测800以上样品,小心高温烫伤。
5、观察磁滞回线时,两线圈有互感,故始终有感应电压。
因此,当磁滞回线变为直线时,不能将Y轴输入衰减无限减小。
五、实验内容
一、观察材料升温过程中磁滞回线消失及居里点
1、连线、放样品。
连线加热炉与电源箱面板;样品与电源箱专用线连接,放入
加热炉;温度传感器、降温风扇接插件与电源面板上传感器接插件相接。
2、接示波器、开电源。
B输出接示波器Y输入,H输出接X输入,示波器的扫描时间选择旋钮设定为X-Y模式;“升-降温”开关打向“降温”,开电源,适当调示波器X、Y衰减,示波器显示室温磁滞回线。
3、设置最高加热温度、升温。
关闭加热炉两风门(旋钮方向与轴线垂直), “测量-设置”开关打向“设置”,设定炉温。
再打向“测量”,“升-降温”打向“升温”,炉温逐渐升至设置温度。
4、确定居里点。
炉温升到一定温度,磁滞回线消失,该数显温度即居里点。
5、冷却降温。
打开加热炉两风门通风冷却(旋钮方向与轴线平行),“升-降温”开关打向“降温”,冷却至室温。
其她样品,重复。
二、定量测试(与观察同时)
1、测量感应电动势与温度关系曲线。
读出各温度与对应感应电动势的数值,画曲线。
2、确定居里点。
作曲线最大斜率处切线,切线与横坐标交点即居里点。
3、对其她样品,重复上述过程。
六、思考题
1、什么就是磁滞现象？
磁滞现象简称磁滞。
磁性体的磁化存在着明显的不可逆性,当铁磁体被磁化到饱与状态后,若将磁场强度(H)由最大值逐渐减小时,其磁感应强度(符号为B)不就是循原来的途径返回,而就是沿着比原来的途径稍高的一段曲线而减小,当H=0时,B并不等于零,即磁性体中B的变化滞后于H的变化,这种现象称磁滞现象。
2、为什么磁性材料在居里温度以上,磁滞现象会消失？
因为温度过高,物体内部的分子做无规则运动的现象加剧,导致分子不能按规律排列,所以磁滞现象会消失
3、怎样由感应电动势-温度曲线求居里温度？为什么？
在曲线斜率最大处作切线,切线与横坐标(温度)的交点为居里点。