铁磁材料居里点的测量大物论
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)。
【正式版】铁磁材料居里点的测量PPT
/mV
Tc
T / 0C
实1 验通过内测容定磁滞回线消失时的温度测定居里温度
(1)连接 “加热炉” ；样品放入加热炉：温度传感 器、 降温风扇接插件对应相接； “B输出”、“H 输出” 分别与示波器上的 Y输入、X输入相连接;
(2)将“升温一降温”开关打向“降温”。接通电源 箱前
面板上的电源开关，将电源箱前面板上的“H调 节”旋钮调到最大，适当调节示波器，其荧光屏
上就显示出了磁滞回线; (3)关闭加热炉上的两风门，将“测量一设置”开关 打
向“设置”，适当设定炉温; (4)开关打向“测量”，将“升温一降温”开关打向 “升
温”，磁滞回线消失时数显表显示的温度值;
铁磁质 物质在外磁场中产生非常强的与外磁场同方向的附加磁场
实验目的:
• 初步了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的
微观机理； 测量样品的居里温度时，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，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。 3JL、D用—坐II型标居纸里画温出度测—试(T仪)曲线，并在其斜
• 学习JLD-II型居里温度测试仪测定居里温度 3学、习用JL坐D标-II纸型画居出里温度—测(T试)曲仪线测，定并居在里其温斜度
平节均”磁 旋矩钮随调温到度最升大高，而适减当小调。节示波器，其荧光屏 测1、定自装行置设必计须数具据备表四格个：功能：
的原理和方法； (的1)交通点过即观为察样样品品的的居磁里滞温回度线。设型定炉温;
本(4装)开置关可打通向过“两测种量途”径，来将判“断升样温品一的降铁温磁”性开消关失打：向“升 (2)通过测量感应电动势随温度变化的关系来推断 平均磁矩随温度升高而减小。
铁磁性材料居里温度的测试
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2、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。
2030405060708090050100150200250300350400i n d u c e d v o l t a g e (m V )temperature(℃)图1-1 试样一的U~T 曲线示波器法测得Tc=85℃(室温26℃) U~T 曲线用切线法测得Tc=85.2℃050100150200250300350400i n d u c e d v o l t a g e (m V )temperature(℃)图1-2 试样二的U~T 曲线 示波器法测得Tc=130.6℃(室温25℃) U~T 曲线用切线法测得Tc=130.2℃答：从数据处理的结果我们可以看出，用示波器观察样品磁滞回线消失温度来确定的居里点Tc比通过感应电动势随温度变化的曲线来推断居里点温度略大，但基本上相等。
影响示波器测量结果的因素有（1）待测样品上的线圈L1、L2互绕在一起有一定的互感，始终存在一定感应电压，使示波器显示的磁滞回线不能准确地反映待测样品的真实磁滞回线的情况。
铁磁材料居里点的测量
标题：铁磁材料居里点的测量作者：摘要：介绍了通过转换出分别与磁化强度和磁场强度成正比的电压信号,来定性观察与定量测量居里点的一种方法。
关键词：铁磁材料；居里点；磁滞回线引言：铁磁材料的磁性随温度的变化而改变，当温度上升到某一定值时，铁磁材料就失掉铁磁物质的特性而转变为顺磁性物质，这一转变温度称为居里温度，以表示。
对的测定不仅对磁性材料、磁性器件的研制、使用，而且对工程技术乃至家用电器的设计都具有重要的意义。
正文：铁磁材料(又称铁氧体)是铁和其它一种或多种适当的金属元素的复合氧化物.按磁滞回线的形状来分,有软磁材料,硬磁(又叫永久磁性)材料。
铁磁材料在工业上,尤其在电力工业上应用最为广泛,如制造发电机,电动机及电力输送变压器上的永久磁铁和硅钢片。
我们日常用的家电里有收音机中的天线棒,中周变压器,电视机中的回扫变压器,录象机中的磁头,磁鼓。
计算机中的记忆元件,逻辑元件,扬声器以及电话机中都有磁性材料。
铁磁材料在尖端技术和国防科技中应用也很多,如雷达,微波多路通讯,自动控制,射电天文望远镜,远程操纵等。
1，铁磁材料居里点存在的基本原理以铁为代表的一类磁性很强的物质叫铁磁质。
在纯化学元素中,除铁之外,还有过渡族中的其它元素,如钴,镍和某些稀土族元素如钆,镝,钬都具有铁磁性.但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)。
铁磁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质中的电子自旋磁矩可以在小范围内自发地排列起来,形成一个个小的自发磁化区。
这种自发磁化区叫做磁畴。
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1017一1021个原子)内，这些区域叫做磁畴。
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。
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。
铁磁性材料居里温度的测定
图（1）外磁场方向 图（2） 铁磁性材料居里温度的测定铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变，当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征而转变顺磁性物质，这个温度称之为居里温度，以c T 表示。
测量c T 不仅对磁性材料、磁性器件的研发、使用，而且对工程技术乃至家用电器的设计都具有重要的意义。
一、[实验目的]1、初步了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理2、学习使用JLD -Ⅱ型居里点测试仪测量居里温度的原理和方法3、测定5个低温温敏磁环的居里温度 二、[仪器用具]JLD -Ⅱ型居里点测试仪一套（主机一台，加温炉一台，样品5只）、J2458型教学示波器一台三、[实验原理] 1、基本原理在铁磁性物质中，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3610cm -，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，所有磁畴沿着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。
而当与T κ（κ是波尔兹曼常数，T 是绝对温度）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，相应的铁磁物质的磁导率转化为顺磁物质的磁导率。
铁磁材料居里点测量
顺磁性物质的磁化率χ为正（ χ P > 0 ），其磁化强度 M 与磁化场 H 同向；χ P 的数值很 小，仅显示微弱磁性，在室温下， χ P 为 10-3~10-6 数量级。顺磁物质有一个固有原子磁矩， 磁矩受热骚动，在没有外磁场时，这些磁矩是杂乱分布的，当外加磁场时，这些磁矩就获
得或趋向于获得与外磁场相同方向的排列。具有顺磁性的物质很多，典型的有稀土金属和
和-Br（≈-Bm）两种不同的剩磁，矩磁材料常用作记忆元件，如电子计算机中存储器的芯片。
软磁材料和硬磁材料的根本区别在矫顽磁力 Hc 的差别。对于高磁导率的软磁材料，Hc 很小，只有 1~10A/m（10-2~10-1 奥）；对于高矫顽磁力硬磁材料，Hc 在 105A/m（1000 奥） 以上；矩磁材料的矫顽磁力 Hc 一般在 102A/m（1 奥）以下。可见，铁磁材料的磁化曲线和
ε2 ≈ I2 R2
（5）
但 R2 比 1/(2πf C)不能过大，过大了使 U2 值过小，显示也就困难了。 (2) 在满足上述条件下，U2 的振幅很小，如将它直接加在 Y 偏转板上，则不能绘出大小适 当需要的磁滞回线，为此，需将 U2 经过 Y 轴放大器增幅后输出至 Y 偏转板。这就要求在实 验磁场的频率范围内，示波器的放大器的放大系数必须稳定，不然会带来放大的相位畸变和
I1 成正比，即：
I1
=
HL N
，
U1
=
LR1 N
H
（2）
它表明，在交变磁场下，在任一瞬间 t，如果将电压 U1 接到示波器 X 轴输入端，则电子束
在水平方向偏转正比于励磁场强度 H。（ H ∝ U1 ）
为了获得跟样品中磁感应强度瞬时值 B 成正比的电压 U2，采用电阻 R2 和电容 C 组成的 积分电路，并将电容 C 两端的电压 U2 接到示波器 Y 轴输入端。因交变的磁场 H 在样品中
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。
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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。
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图 1 无外磁场作用的磁畴 图 2 在外磁场作用下的磁畴质（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。
任何区域的平均磁矩称为自发磁化强度，用M s表示。
同物质的熔点温度一样，对不同的材料其居里温度是不同的，有些高达1000K以上，有些则只有几十到几百开左右。
例如钴、铁、镍的居里温度分别为1393K、1043K和631K，而铁氧化体的居里温度则在几十到几百开范围不等。
本实验分别采用温区不同的两种装置来测定低、高温铁磁材料的居里温度。
1.2磁滞回线当H增加到一定值时，B的增加十分缓慢，磁化接近饱和。
以H m和H m表示饱和值，H从H m减小时，B随之减小，但不沿原曲线返回，而沿ab变化。
当H减小为零时，铁磁材料中仍有一定剩磁B r，使磁场反向增加到-Hc时，B下降为零。
继续增加反向磁场到-H m，B达到负向最大值-B m，使磁场从-B m减小到零，铁磁质中有负向剩磁- B r，再正向增大磁场到饱和值H m，则得到闭合曲线abcdefa，称为磁滞回线。
铁磁质磁化状态的变化总是落后于外加磁场变化的性质称为磁滞。
图3 磁滞回线曲线图1.3磁化性质一切可被磁化的物质叫作磁介质。
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，它们满足一定的关系（1）式中：x m是磁化率，M为磁化强度，H为磁场强度，B为磁感应强度，μ为磁导率，μ0为真空中磁导率。
磁介质大体可以分为顺磁质、抗磁质和铁磁质三类。
但对于不同类型的磁介质，x m和μ的情况很不一样。
对于顺磁质，x m＞0，μ＞μ0；对于抗磁质，x m＜0，μ＜μ0。
这两类磁介质的磁性都很弱，它们的|x m|＜＜1，μ μ0，而且都是与H无关的常数。
而铁磁质的情况要复杂一些，一般说来M与H不成比例，甚至没有单值关系，即M的值不能由H的值唯一确定，它还与磁化的历史有关，所以x m和μ不再为常数。
而是H的函数，即x m=x m(H)，μ=μ(H)。
铁磁质的x m和μ一般都很大，所以铁磁质属于强磁性介质。
1.4 用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线图4 测量磁化曲线和磁滞回线电路图本实验研究的是闭合状的铁磁圆环样品，平均周长为L，励磁线圈的匝数为N1，若磁电流为i1时，在样品内满足安培环路定律HL=N1i1在示波器横轴的偏转板的输入电压为这表明横轴输入的u R1大小与磁场强度H成正比。
设样品的截面积为S，匝数为N2的次级线圈中根据电磁感应定律，同样可分析得到电容两端的电压与磁感应强度的关系。
上式表明Y轴输入的大小u C与磁感应强度B成正比。
1.5通过测定磁感应强度随温度变化的曲线来推断样品的居里温度一般自发磁化强度M S（任何区域的平均磁矩）称为自发磁化强度，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。
用JLD—II装置无法直接测定M，但由电磁学理论知道，当铁磁性物质的温度达到居里温度时，其M（T）的变化曲线与B（T）曲线很相似，因此在测量精度要求不高的情况下，可通过测定B（T）曲线来推断居里温度。
即测出感应电动势随温度T变化的曲线，并在其斜率最大处作切线，切线与横坐标（温度）的交点即为样品的居里温度如图5。
图5 感应电动势~温度曲线二、实验仪器JLD-Ⅱ居里点测试仪，ST16型示波器，加热炉和铁磁材料样品。
实验装置如图6。
2.1JLD-II型居里点测试仪它供给了比较多的电压。
大致说来有供给示波管里阳极高压及栅极中压，还有放大器的比较低的工作电压及电路里其它部分的所需电压。
还有供给加热炉功率较大的电压以及风扇电压。
2.2加热炉加热炉的作用是给铁磁样品加热，它们结构外形是一个长圆柱形，外壳是不锈钢做的。
在炉子上方中间位置开有一个较大的圆形孔，孔的下方（炉子内）有温度传感器把样品环套在传感器上的炉内。
2.3铁磁材料样品这些样品叫温敏磁环。
一共有五种，我们只作三种，每种的居里点不同。
它们都做成一个个圆环。
圆环上绕有初、次级线圈。
圆环尺寸为φ18×8×4（mm）。
图6 实验装置图三、实验方法3.1定性观测铁磁质的磁化现象当温度到某一温度磁滞回线消失T c—居里点（1）用连线将加热炉与电源箱前面板上的“加热炉”相连接；将铁磁材料样品与电源箱前面板上的“样品”插孔用专用线连接起来，并把样品放入加热炉；将温度传感器、降温风扇的接插件与接在电源箱前面板上的“传感器”接插件对应相接；将电源箱前面板上的“B输出”、“H输出”分别与示波器上的Y输入、X输入用专用线相连接。
（2）将“升温一降温”开关打向“降温”。
接通电源箱前面板上的电源开关，调节电源箱前面板上的“H调节”旋钮，使H较大，调节示波器(工作方式取X-Y模式)，其荧光屏上就显示出磁滞回线。
（3）关闭加热炉上的两风门（旋纽方向和加热炉的轴线方向垂直），将温度“测量一设置”开关打向“设置”，适当设定炉子能达到的最大温度。
（4）将“测量－设置”开关打向“测量”，将“升温一降温”开关打向“升温”，这时炉子开始升温，在此过程中注意观察示波器上的磁滞回线，记下磁滞回线变成近似水平的直线时显示的温度值，即测得了居里点温度（注意电动势变化较快所对应的温度范围）。
（5）将“升温－降温”开关打向“降温”，并打开加热炉上的两风门（旋纽方向和加热炉的轴线方向平行），使加热炉降温。
3.2定量测量：测感应电动势（ε）随温度（t/℃）变化的曲线通过以上分析可知, 当取R 2很大且C 也很大时, M 与ε成正比。
居里点就是ε刚好为零时所对应的温度点。
通过对ε的测量, 即可定量测出居里点。
实验数据如表1所示, 绘出ε~ t 关系如图7所示。
从表和图中都可看出, ε随着t 的增大而减小, 到一定温度后趋于稳定, 并不为零。
分析其原因, 在实际样品中, 主、副线圈相互绕合在一起, 由于有互感的存在, 即使M= 0, 但感生电动势ε不为零。
随着温度的升高, M会逐步减小, ε也会逐步降低, 并最终稳定在一个数值, 从而ε也稳定在一个数值。
然而居里点是ε刚好为零时所对应的温度点, 单凭所测数据是无法找到居里点的。
但可以在ε~ t 关系图中按照ε的变化趋势找到居里点。
在温度达到一定温度以后,ε急剧下降, 按照这个趋势把这段曲线延长到与横轴相交, 此交点就是假定ε刚好降为零所对应的温度点, 即居里点。
根据图7所示, 可以判断样品的居里点。
3.3 实验结果分析经定性测量，当示波器显示屏上磁滞回线变成一条直线时，得到的居里点温度为：样品一：样品二：当定量测量，得到的次级线圈的感应电动势ε与温度T之间的函数关系曲线图（图7）[参考文献][1]严密、彭晓领. 磁学基础与磁性材料[M] . 杭州: 浙江大学出版社, 2006[2]杜义林. 实验物理学[M].合肥: 中国科学技术大学出版社, 2006[3]徐龙道等. 物理学词典[M] . 北京: 科学出版社, 2004[4]李学慧.大学物理实验[M].北京.高等教育出版社,2005：317-3211（注：素材和资料部分来自网络，供参考。
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