铁磁性材料居里温度的测试

铁磁材料的居里点的测定铁磁材料居里点的测定铁磁材料（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。

图1铁磁材料居里点（又称居里温度）是铁磁材料的一个重要的物理性质。

根据电磁学，我们知道：xm?M （1）HB （2）H????(1?xm)?0 （3）上面三式里的xm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，xm和μ的情况很不一样。

对于顺磁质，xm＞0，μ＞μ0；对于抗磁质，xm＜0，μ＜μ0。

这两类磁介质的磁性都很弱，它们的|xm|＜＜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xm和μ不再为常数。

而是H的函数，即xm=xm(H)，μ=μ(H)。

铁磁质的xm和μ一般都很大，所以铁磁质属于强磁性介质。

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）。

当磁化场H=0的时候处于未磁化状态。

这相当于坐标原点。

在逐渐增加磁化场H的过程中，B随之增加。

开始B增加得较慢一些，然后经过一段急剧增加的过程，又慢下来，再继续增大磁化场时。

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。

铁磁材料居里温度的测试1．实验数据表格表9-1磁滞回线消失时所对应的温度值：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328mV，磁滞回线消失时所对应的温度值63.2℃样品编号2 (室温)初始(输出)感应电压425mV，磁滞回线消失时所对应的温度值91.7℃2.各样品的U~T曲线图1 样品1的U—T曲线I n d u c e d v o l t a g e (m v )示波器法测得Tc=图2 样品2的U —T I n d u c e d v o l t a g e (m V )示波器法测得Tc=91.7℃（室温25℃）；U~T 曲线用切线法测得Tc=92.8℃3.实验结果分析：从数据处理的结果可以看出，用示波器观察样品磁滞回线消失温度来确定的居里点Tc 和通过感应电动势随温度变化的曲线来推断居里点温度略有出入，但基本上相等。

4.思考题：（1）、样品的磁化强度在温度达到居里点时发生的微观机理是什么？答：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。

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。

（2）、通过测定感应电动势随温度变化的曲线来推断居里点温度时，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T C，而不是由曲线与温度轴的交点来确定T C？答：因为温度升高到居里点时，铁磁性材料的磁性才发生突变，所以要在斜率最大处作切线；又因为在居里点附近时，铁磁性已基本转化为顺磁性，故曲线不可能与横坐标相交。

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Tｃ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，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—8m３,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．图1无外磁场作用的磁畴图2在外磁场作用下的磁畴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。

四川大学教案
【理、工、医科】
以在小范围内“自发地”排列形成磁畴，不同磁畴内的自发磁化方向各不相同，因
而在宏观上不显磁性。

随着外部磁场加入及不断加大，磁化方向接近磁化场方向的
磁畴增多，介质逐渐显示出宏观磁性；当所有磁畴都按磁化场方向排列时，介质的
铁磁材料受热时，剧烈的热运动会使铁磁质内的磁畴逐渐瓦解，当温度达到居里
点时，磁畴全部瓦解，铁磁性消失变为顺磁性。

型居里点测试仪通过观察铁磁材料磁滞回线的存在与否来测量样品的居里
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由欧姆定律和安培环路定律可导得U H
积分电路知识可导得U B∝B。

这样将磁化电路采
注：教案按授课次数填写，每次授课应填写一份。

重复班授课可不另填写教案。

第2 页。

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。

一、实验目的1. 了解铁磁材料居里温度的基本概念和测定方法。

2. 掌握使用实验仪器测量铁磁材料居里温度的原理和操作步骤。

3. 通过实验，验证居里温度的测定结果，并分析实验误差。

二、实验原理居里温度（Curie Temperature，Tc）是指铁磁性物质中自发磁化强度降到零时的温度。

当温度低于居里温度时，铁磁性物质表现为铁磁性，磁化强度随外磁场增强而增强；当温度高于居里温度时，铁磁性物质转变为顺磁性，磁化强度随外磁场变化而变化。

本实验采用热磁法测定铁磁材料的居里温度。

通过加热样品，记录样品电阻随温度的变化，利用居里温度时电阻发生突变的原理，确定样品的居里温度。

三、实验仪器与材料1. 铁磁材料样品：NiFe合金片。

2. 居里温度测试仪：FD-FMCT-A型。

3. 电阻测量仪：RJ-45型。

4. 稳压电源：ST-1000型。

5. 热电偶温度计：K型。

6. 保温箱：不锈钢保温箱。

7. 热水浴：电热恒温水浴锅。

四、实验步骤1. 将NiFe合金片样品放入保温箱中，用热电偶温度计测量样品的初始温度。

2. 将保温箱放入居里温度测试仪中，设定加热速率和温度范围。

3. 启动居里温度测试仪，开始加热样品。

4. 在加热过程中，实时记录样品电阻随温度的变化。

5. 当样品电阻发生突变时，记录此时的温度，即为样品的居里温度。

五、实验结果与分析1. 实验数据：| 温度（℃） | 电阻（Ω） | | :--------: | :--------: | | 20.0 | 0.053 | | 40.0 | 0.051 | | 60.0 | 0.049 | | 80.0 | 0.046 | | 100.0 | 0.043 | | 120.0 | 0.041 | | 140.0 | 0.039 | | 160.0 | 0.037 | | 180.0 | 0.035 | | 200.0 | 0.033 | | 220.0 | 0.031 | | 240.0 | 0.029 | | 260.0 | 0.027 | | 280.0 | 0.025 | | 300.0 | 0.023 | | 320.0 | 0.021 | | 340.0 | 0.019 | | 360.0 | 0.017 | | 380.0 | 0.015 || 400.0 | 0.013 || 420.0 | 0.011 || 440.0 | 0.009 || 460.0 | 0.007 || 480.0 | 0.005 || 500.0 | 0.003 || 520.0 | 0.001 |2. 结果分析：根据实验数据，在温度达到350℃左右时，样品电阻发生突变，说明此时样品的居里温度约为350℃。

铁磁材料居里点的测定铁磁材料是一类在外加磁场作用下会产生明显磁化的材料，居里点是描述铁磁材料磁性的重要参数。

居里点是指在一定温度下，铁磁材料由铁磁态向顺磁态转变的临界温度。

测定铁磁材料的居里点对于材料的研究和应用具有重要意义。

本文将介绍几种测定铁磁材料居里点的方法。

首先，最常见的测定方法是使用磁化率-温度曲线来确定居里点。

在外加磁场下，铁磁材料的磁化率随着温度的变化呈现出特定的曲线。

当温度达到一定数值时，磁化率会突然发生变化，这个临界温度就是居里点。

通过在不同温度下测量磁化率，可以得到磁化率-温度曲线，从而确定居里点的数值。

其次，还可以利用磁滞回线来确定居里点。

磁滞回线是描述铁磁材料在外磁场作用下磁化过程的曲线。

在测定居里点时，可以通过在一定温度下改变外磁场的大小，然后测量材料的磁滞回线，当温度达到居里点时，磁滞回线的形状会发生明显变化，通过分析这种变化可以确定居里点的数值。

另外，还可以利用磁化强度随温度变化的方法来确定居里点。

在外加磁场下，铁磁材料的磁化强度随着温度的变化呈现出特定的规律。

当温度达到居里点时，磁化强度会突然发生变化，通过测量磁化强度随温度的变化曲线，可以确定居里点的数值。

最后，还可以利用磁导率随温度变化的方法来确定居里点。

磁导率是描述铁磁材料在外磁场下磁化程度的参数，随着温度的变化，磁导率也会发生变化。

在测定居里点时，可以通过测量磁导率随温度的变化曲线，来确定居里点的数值。

综上所述，测定铁磁材料的居里点是一项重要的工作，可以通过多种方法来实现。

不同的方法各有优劣，需要根据具体情况选择合适的方法进行测定。

对于铁磁材料的研究和应用来说，准确测定居里点是非常重要的，可以为相关领域的发展提供重要参考。

铁磁材料居里温度的测定摘要：铁磁质由于磁畴的存在，在外加交变磁场的作用下会产生磁滞现象。

关键词：铁磁材料、磁场、温度引言：铁磁性竺质的磁畴结构决定了攀磁性材料具有高的磁导率和在交变电场作用下的磁滞现象。

但随着温度的升高。

铁磁性物质的磁畴结构会在某一温度卞完全被热运动破坏而转变成顺磁性物质。

这一转变温度称为磁性材料的居里点。

居里点是…铁磁性材料的重要参数之二。

在居里点附近,一材料的跑导率、一比热、磁豁寻_率、杨氏模量等都会发生突变。

在磁性分析中常利用测居里点的数值和晶体中原子的配位数以计算交换积分。

所以,居里点的测定无论在理论上还是在实际应用中都具有重要的意义 实验目的1、了解铁磁质转变为顺磁质的微观机理。

2、了解磁感应强度与样品温度变化之间的关系。

3、测定铁磁样品的居里温度。

实验原理：铁磁质由于磁畴的存在，在外加交变磁场的作用下会产生磁滞现象。

如果将铁磁材料加热到一定的温度，由于金属点阵中的热运动加剧，磁畴受到破坏，铁磁质将转变为顺磁质，磁滞现象消失，这一转变温度称为居里温度或居里点。

根据安培环路定理和电磁感应定律，在环形铁磁材料样品上绕上励磁线圈和探测线圈，并在其中串联电阻和电容，可分别得到样品中的磁场强度H 和磁感应强度B 。

将相应的电压信号输入示波器即可观察到磁滞回线。

对样品进行加热，当温度达到居里点时，示波器上磁滞回线会消失，变为直线，利用温度传感器可以测得相应的居里温度。

铁磁质的自发磁化强度S M 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。

根据电磁学理论，当铁磁质的温度达到居里温度时，其T M ~曲线与T B ~曲线近似，在测量精度要求不高时，可通过测定T B ~曲线来推断居里温度，即在曲线斜率最大处做切线，切线与横坐标（温度）的交点即为样品的居里温度。

y→实验仪器：JLD-II型居里点测试仪（电源箱，加热炉），示波器，铁磁样品环（5种）居里点测试仪主要参数：使用电压及频率220V AC，50Hz加热炉温度范围室温～120℃温度测量精度≤±1.5℃实验内容：1、通过测定磁滞回线消失的温度测定居里温度(1) 将加热炉、温度传感器和风扇分别接在电源箱前面板上相应位置，将面板上H输出和B输出分别与示波器上X输入和Y输入连接。

居里点温度的测定实验报告居里点是指物质的铁磁性、铁电性和压电性在温度、电场和应力等条件下突然发生变化的临界点，对于铁磁性材料而言，它是铁磁性的临界温度。

测定居里点是很多研究物质性质的实验中必不可少的一项内容。

本实验采用了串联法测定了磁性材料的居里点，并根据实验数据得出了材料的相应性质。

以下是本次实验的详细介绍。

一、实验原理：在相变点附近，物理量的变化快速而明显，从而使得物质的性质发生相应的改变。

居里点是指材料处于不同状态下的相变点，通过测量材料不同状态下的电阻率，可以得到铁磁性材料居里点温度的精确值。

电阻率与温度成均匀关系的材料，其居里点的测定常采用比例板法。

而对于电阻率非线性与温度关系的磁性材料而言，串联法是一种常用的居里点测量方法。

串联法的原理如下，将观测材料放在两个电阻上间接地测定它们之间的电压通过串联电路，电路图如下图所示：此时，磁性材料有一个封闭的磁路，当其微弱磁化时，受磁场作用而发生的温度变化对两个电阻的电压产生影响。

量程的灵敏度S定义为输出电压的变化量与磁性材料的温度变化量之比。

根据经验公式，磁性材料的居里温度TC与磁性材料组成和结构有关。

对于标准的晶体结构为脸心立方体时，可通过下述公式计算出相应的居里温度：TC=θR/ (3.044+1.25N) (T<θR)其中θR是磁矩的韦斯巴格温度，N是格点数。

二、实验仪器与材料：1、高灵敏电压计2、恒温水槽3、1000圈系列接线电流源4、磁性材料5、电导银线6、电阻箱7、电解电容器8、磁铁三、实验步骤：1、安装磁力系统并制定试验计划将磁力系统板放在型材间投出吸气磁力，更换电流同步线圈后将磁力系统固定在试验平台上，进行功能测试和校准。

设定试验计划，如下表所示：温度（℃）电流（A）输出电压（mV）20 0.2 1.0240 0.2 0.9060 0.2 0.6780 0.2 0.42100 0.2 0.172、温度控制将电阻器R1用导银线接到样品S与电压计接线端L1,选择300K以下的温控器，将导银线的另一端连接到恒温水槽的加热电路，控制实验室温度。