铁磁材料居里温度的测量

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。

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
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。

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。

实验5-8 铁磁材料居里点的测定铁磁材料的居里温度特性在工程技术、家用电器上的应用比较广泛。

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，来测量感应电动势值随温度变化的规律，从而得到居里点T C 。

【实验目的】l ．通过对磁性材料感应电动势随温度升高而下降的现象的观察，初步熟悉铁磁性材料在居里点时由铁磁性变为顺磁性的过程，从而了解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εeff(B)～T 曲线，并求出其居里点。

【实验原理】l ．基本物理原理根据磁化的效果，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。

（3）铁磁质，这类磁介质磁化后，在介质内的磁场显著增强，即磁化后具有很强的与外磁场同方向的附加磁场。

铁、镍、钴、钆、镝及其合金和一些非金属的铁氧体都属于这一类。

铁磁质有广泛的用途，所以它是最重要的一类磁介质。

本实验将对铁磁质的磁化规律及其微观机制进行研究。

在弱磁化场及室温的条件下，顺磁质显示弱磁性。

然而，铁磁质在相同条件下却表现强磁性。

铁磁质的特性不能用一般顺磁质的磁化理论来解释。

因为铁磁性元素的单个原子并不具有任何特殊的磁性。

例如铁原子与铬原子的结构大致相同，但铁是典型的铁磁质，而铬是普通的顺磁质，甚至还可用非铁磁性物质来制成铁磁性的合金。

另一方面，还应注意到铁磁质总是固相的。

这些事实说明了铁磁性与固体的结构状态有关。

铁磁质特殊磁性的现代理论是：在铁磁质中，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。

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1017～1021个原子）内，这些区域叫做磁畴。

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。