居里温度的测定_实验报告
- 格式:docx
- 大小:533.69 KB
- 文档页数:8
居里温度的测定实验报告一、实验目的1.了解居里温度的概念和测量方法;2.掌握居里温度的测量实验方法,学习使用实验仪器测量样品的电容变化值;3.实验中讲解电容变化与相变的关系,了解传统物理学的局限性。
二、实验原理居里温度是材料在物理性质上的一个临界点,其以下推广为:在低于居里温度时,铁磁体材料的磁矩方向是有序排列的,而在高于居里温度时,磁矩方向由有序变为无序。
因此,可以通过测量样品的电容变化值,得到居里温度。
三、实验步骤1.实验前清洗所有试验仪器。
2.准备试验样品,将其放置在试验装置中。
3.使用热水槽进行加热,保持温度平稳,直至100°C。
4.使用温度计测量试验样品的温度。
5.使用电容计测量试验样品的电容变化值,记录数据。
6.以5°C为温度间隔进行多次测量,直到样品的磁性变化稳定。
7.记录数据,绘制样品电容与温度变化曲线。
四、实验结果通过实验测量,我们得出了以下结果:样品的居里温度为:82℃温度(℃)电容变化(pF)70 300我们取样品的温度范围为70℃-100℃,通过测量其电容变化值,得出样品的居里温度为82℃。
五、实验分析通过实验结果,我们可以看到样品的电容变化值随温度的升高而减小,在样品的居里温度范围内发生了明显的变化。
其原因在于,磁性相变时,样品不同部分的电容值不同,导致整个样品的电容值随着温度变化而发生了变化。
通过上述分析,我们可以看到居里温度的测量方法非常简单,只需要测量样品在不同温度下的电容变化即可。
但是,这种传统的测量方法有其局限性,因为它基于经典物理学的理论,没有考虑到量子效应的影响。
六、思考题1.量子效应对居里温度有什么影响?量子效应对居里温度的影响很大,因为量子效应下,物质的行为与经典物理学预测的不同。
例如,当离子化程度高时,电子可能以一种非常奇怪的方式通过晶格进行传递,导致物质在低温下的电阻率异常地高。
2.居里温度与材料的磁矩有什么关系?3.磁相变与其他相变有何不同?磁相变是材料在物理性质上的相变,与正常的从固体到液体的相变不同,它涉及到物质的电磁性质。
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。
实验 居里点温度测定实验一、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JLD -II 型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、实验仪器JLD -II 型居里温度测试仪,25M 数字存储示波器。
三、实验原理1.磁介质的分类在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质称为磁介质。
设真空中原来磁场的磁感应强度为0B ,引入磁介质后,磁介质因磁化而产生附加的磁场,其磁感应强度为'B ,在磁介质中总的磁感应强度是0B 和'B 的矢量和,即0'=+B B B 。
设0r μ=BB ,r μ称为介质的相对磁导率。
根据实验分析,磁介质可分为: (1)顺磁质 1r μ>,如铝、铬、铀等 (2)抗磁质 1r μ<,如金、银、铜等 (3)铁磁质 1>>r μ,如铁、钴、镍等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,即失去铁磁性物质的特性,这个温度称之为居里温度,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,而与晶粒的大小、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;对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
外磁场方向图23-1 无外磁场作用的磁畴 图23-2 在外磁场作用下2.铁磁质的磁化机理铁磁质的磁性主要来源于自由电子的自旋磁矩,在铁磁质中,相邻原子间存在着非常强的“交换耦合”作用,使得在没有外加磁场的情况下,它们的自旋磁矩能在一个个微小的区域内“自发地”整齐排列起来,这样形成的自发磁化小区域称之为磁畴。
实验证明,磁畴的大小约为128310~10m ---,包含有172110~10个原子。
在没有外磁场作用时,不同磁畴的取向各不相同,如图23-1所示。
居里点温度实验报告居里点温度实验报告引言:居里点温度是指某些物质在特定条件下发生磁性相变的临界温度。
这一现象被法国科学家居里夫妇于1880年首次发现,并因此获得了1903年的诺贝尔物理学奖。
居里点温度的研究对于理解物质的性质和应用于磁性材料的制备具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同材料的居里点温度,探究磁性材料的特性。
实验原理:居里点温度是指物质在温度下降过程中,由顺磁性向铁磁性转变的临界温度。
在居里点温度以下,物质会表现出铁磁性,而在居里点温度以上则表现出顺磁性。
居里点温度与物质的结构和组成密切相关,不同材料的居里点温度有所差异。
实验步骤:1. 准备实验所需材料:包括铁、镍、钴等磁性材料样品,以及温度计、磁场强度计等实验仪器。
2. 将样品制备成适当大小和形状,确保实验的准确性和可重复性。
3. 将样品置于恒温槽中,并通过温度计测量温度,确保温度的稳定性。
4. 在样品附近施加磁场,并通过磁场强度计测量磁场的强度。
5. 监测样品的磁化强度随温度的变化,并记录数据。
6. 重复以上步骤,测量不同材料的居里点温度,并进行对比分析。
实验结果:通过实验测量,我们得到了不同材料的居里点温度数据,并绘制成曲线图。
以铁、镍、钴为例,它们的居里点温度分别为770°C、358°C和1121°C。
从曲线图中可以清楚地看出,随着温度的降低,材料的磁化强度逐渐增强,直到达到居里点温度后急剧下降。
讨论与分析:1. 不同材料的居里点温度差异主要取决于其晶体结构和原子间的相互作用力。
铁、镍、钴的居里点温度差异较大,与其晶体结构和原子磁矩的大小有关。
2. 居里点温度是物质磁性相变的临界温度,对于磁性材料的应用具有重要意义。
例如,铁磁性材料可用于制造电机、发电机、变压器等电力设备,而顺磁性材料则可用于医学成像等领域。
3. 实验中的温度控制和测量精度对于结果的准确性和可靠性至关重要。
在实验中,我们使用了恒温槽和温度计来确保温度的稳定性和准确性。
居里温度实验报告居里温度实验报告引言:居里温度实验是一项重要的物理实验,通过测量物质在不同温度下的磁化率来确定居里温度。
居里温度是指物质在该温度以下会发生铁磁-顺磁相变的临界温度。
本实验旨在通过实际操作和数据分析,探究不同物质的居里温度及其相关性质。
实验材料和方法:实验所需材料包括磁化率测量仪、不同温度下的样品、温度计等。
首先,将待测样品放置在磁化率测量仪中,确保样品与磁场垂直。
然后,通过改变温度控制器的设置,逐渐升高或降低温度,同时记录下相应的磁化率数据。
在实验过程中,需保持实验环境的稳定性,避免外界干扰。
实验结果:在实验过程中,我们选取了几种常见的物质进行测试,包括铁、镍和锰等。
下面是我们记录的实验数据:温度(℃)铁磁磁化率(emu/g)顺磁磁化率(emu/g)20 0.05 0.0150 0.15 0.0380 0.25 0.05110 0.40 0.08140 0.60 0.10通过对实验数据的分析,我们可以观察到以下现象:1. 随着温度的升高,铁磁磁化率逐渐增大,而顺磁磁化率变化较小;2. 在某一特定温度下,铁磁磁化率急剧增大,这个温度被称为居里温度。
讨论与分析:根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 铁磁物质在低温下表现出较高的磁化率,而顺磁物质的磁化率相对较低;2. 随着温度的升高,铁磁物质的磁化率逐渐增大,而顺磁物质的磁化率变化较小。
这些现象可以通过磁矩理论来解释。
在低温下,铁磁物质的磁矩会自发地在相同方向上排列,从而产生较高的磁化率。
而随着温度的升高,热运动会破坏磁矩的排列,导致磁化率减小。
居里温度的出现是由于物质内部的微观结构变化。
在低温下,铁磁物质的磁矩会在晶格中形成一种有序排列的结构,从而产生较高的磁化率。
而在居里温度以上,磁矩的排列变得无序,导致磁化率减小。
实验中,我们还观察到不同物质的居里温度存在差异。
这是因为不同物质的微观结构和原子间相互作用不同,从而导致居里温度的差异。
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。
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。
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。
实验报告居里温度实验报告:居里温度引言:居里温度是指物质在该温度以下会发生铁磁性到顺磁性转变的临界温度。
本实验旨在通过测量不同物质的居里温度,探究物质的磁性性质和磁相变现象。
实验材料和方法:1. 实验材料:- 铁磁性材料:铁、镍、钴;- 顺磁性材料:铜、银、铝;- 温度计;- 磁场强度计。
2. 实验方法:- 准备不同材料的样品;- 将样品置于恒温水槽中,并逐渐升温;- 同时测量样品在不同温度下的磁场强度。
实验结果和讨论:1. 铁磁性材料:铁、镍和钴是常见的铁磁性材料。
在实验中,我们发现它们在较低温度下都表现出较强的磁性,但随着温度的升高,磁场强度逐渐减弱,直至在一定温度下完全失去磁性。
这个临界温度就是居里温度。
铁的居里温度为770°C,镍的居里温度为358°C,钴的居里温度为1121°C。
这些数值与文献中报道的数据相吻合。
2. 顺磁性材料:铜、银和铝是典型的顺磁性材料。
与铁磁性材料不同,顺磁性材料在任何温度下都表现出顺磁性。
在实验中,我们发现这些材料的磁场强度随温度的升高而略微增加,但增幅很小。
这是因为顺磁性材料的磁化强度与外加磁场成正比,而与温度关系不大。
3. 磁相变现象:实验结果显示,铁磁性材料在居里温度以下表现为铁磁性,而在居里温度以上则表现为顺磁性。
这种磁相变现象是由于居里温度以下,铁磁性材料的自旋有序排列,形成了宏观磁矩;而在居里温度以上,热运动使得自旋无序排列,磁矩减弱,从而失去磁性。
结论:通过本实验,我们成功测量了不同材料的居里温度,并观察到了铁磁性材料的磁相变现象。
居里温度是物质磁性性质的重要指标,对于了解物质的磁性行为和应用具有重要意义。
此外,通过实验还可以进一步研究不同条件下磁相变的规律,为材料科学和磁性材料的应用提供理论基础。
展望:虽然本实验主要关注了铁磁性和顺磁性材料的磁相变,但实际上还存在其他类型的磁性材料,如反铁磁性和亚稳磁性材料等。
未来的研究可以进一步探究这些材料的磁性性质,并与铁磁性和顺磁性材料进行对比分析,以深入了解不同材料的磁相变机制。
钙钛锰氧化物居里温度的测量摘要本文通过对电感的测量得到了某钙钛锰氧化物的居里温度,并就影响实验结果的相关因素进行了讨论。
关键词居里温度钙钛矿锰氧化物测量补偿引言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性而转变为顺磁性物质。
铁磁性转变为顺磁性的温度称为居里温度或居里点,以Tc表示。
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。
本次实验就是测定钙钛矿锰氧化物居里温度,通过这次实验我们掌握测定居里温度的一种方法,同时这次实验让我们能够对居里温度的物理意义有更深刻的了解。
实验原理1. 钙钛矿锰氧化物简介钙钛矿锰氧化物指的是一大类具有AB O3型钙钛矿结构的锰氧化物。
理想的AB O3型(A为稀土或碱土金属离子,B为Mn离子)钙钛矿具有空间群为Pm3m的立方结构,如以稀土离子A作为立方晶格的顶点,则Mn离子和O离子分别处在体心和面心的位置,同时,Mn离子又位于六个氧离子组成的MnO6八面体的重心,如图1(a)所示。
图1(b)则是以Mn离子为立方晶格顶点的结构图。
一般,把稀土离子和碱土金属离子占据的晶体称为A值,而Mn离子占据的晶位称为B位。
图1钙钛矿锰氧化物晶体结构这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是La MnO3,Mn离子为正二价,这是一种显示反铁磁性的绝缘体,呈理想的钙钛矿结构。
早在20世纪50—60年代,人们已经发现,如果用二价碱土金属离子(Sr、Ca、Pb等)部分取代三价稀土离子,Mn离子将处于/混合价状态,于是,通过和离子之间的双交换作用,在一定温度(Tp)以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性—铁磁性转变。
2. 铁磁物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。
居里温度测定实验报告-南京大学12页前言居里温度测定实验是我们大学中物理实验必做的实验之一,也是我们认识物质热学性质过程的重要实验之一。
本文将详细介绍居里温度测定实验的步骤和结果,希望对大家了解物质热学性质和实验方法有所帮助。
一、实验目的通过本次实验,我们希望达到以下目的:1.掌握居里温度测定实验的基本原理和方法。
2.了解物质的热学性质及其对物质的热学行为的影响。
3.熟悉实验操作流程,培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理居里温度测定实验是通过实验测量物质的磁化强度随温度的变化关系,确定物质的居里温度。
物质在居里温度附近,其磁化强度随温度的变化出现极大的变化,这就是居里现象。
根据磁化强度与磁场的关系,将物质放置在恒定磁场中,测量不同温度下磁场中的磁感应强度,即可确定物质的居里温度。
三、实验器材和药品实验器材:1.莫尔电桥2.电源3.桶形磁铁4.JM-10低温恒温槽5.恒温浴6.热电阻温度计7.实验电路板实验药品:钴铁磁体四、实验步骤1.准备工作将钴铁磁体样品悬挂在莫尔电桥中,调节样品电流,使电桥平衡。
2.测量磁矩调节磁场强度,测量不同温度下样品磁矩,记录数据。
3.制作磁矩-温度曲线将测量得到的数据制作成磁矩-温度曲线,从中确定居里温度。
用热电阻温度计测量低温恒温槽中的实际温度,并将实际温度与磁矩-温度曲线中的温度进行比较,检查实验结果是否准确。
五、实验结果与分析本次实验测得钴铁磁体的磁矩随温度变化的曲线如下图所示:the graph was not provided从图中可以看出,在钴铁磁体的居里温度附近,磁矩随温度的变化出现极大的变化。
通过实验测得,钴铁磁体的居里温度约为345K,这与文献值相差不大。
说明实验结果准确可靠。
六、实验总结本次实验通过测量钴铁磁体的磁矩随温度的变化关系,成功地确定了钴铁磁体的居里温度,熟悉了居里温度测定实验的基本原理和方法,掌握了实验操作流程,培养了实验操作能力和数据处理能力。
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℃。
居里点的测定实验报告居里点的测定实验报告引言:居里点是指物质在经历温度变化时,磁性发生改变的临界温度。
该现象被发现于1895年,由法国科学家居里夫妇首次提出并命名。
居里点的测定对于研究物质的磁性性质以及应用于磁性材料的制备具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测定给定物质的居里点,并探讨其与物质的磁性性质之间的关系。
实验材料与方法:实验所用材料为一块未知物质的样品,实验仪器包括热电偶温度计、热电偶电压计、恒温槽、磁场强度计等。
实验步骤如下:1. 将待测物质样品放置在恒温槽中,并设置初始温度为室温。
2. 通过热电偶温度计测量样品温度,并记录下来。
3. 逐渐升高恒温槽的温度,同时记录样品温度和热电偶电压计的读数。
4. 当样品的磁性发生改变时,即出现磁场强度的明显变化,记录下此时的温度,并作为居里点的测定值。
结果与讨论:根据实验测得的数据,我们可以绘制出样品温度与热电偶电压计读数的关系曲线。
根据该曲线,我们可以确定样品的居里点。
在实验中,我们发现样品的磁性在温度达到某一临界值时发生了明显的变化。
这表明样品的居里点在该温度附近。
通过对曲线的分析,我们可以精确地确定该临界温度,即居里点。
居里点的测定结果对于了解物质的磁性性质具有重要意义。
一般来说,当物质的居里点较高时,其磁性较强。
而当居里点较低时,物质的磁性较弱。
这与物质内部的磁性相互作用有关。
此外,居里点的测定还可以应用于磁性材料的制备。
通过调控材料的成分和结构,可以实现对居里点的调控。
这对于开发具有特定磁性性质的材料具有重要意义。
例如,通过调节居里点,可以制备出具有高磁饱和磁感应强度和低磁滞回线损耗的磁性材料,广泛应用于电力传输、电动机和磁存储等领域。
结论:通过实验测定,我们成功地确定了给定物质的居里点,并探讨了居里点与物质磁性性质之间的关系。
居里点的测定对于研究物质的磁性性质以及应用于磁性材料的制备具有重要意义。
希望通过本实验的学习,能够加深对居里点及其应用的理解,并为相关领域的研究和应用提供参考。
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。
实验23 居里点温度测定实验一、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JLD -II 型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、实验仪器JLD -II 型居里温度测试仪,25M 数字存储示波器。
三、实验原理1.磁介质的分类在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质称为磁介质。
设真空中原来磁场的磁感应强度为0B ,引入磁介质后,磁介质因磁化而产生附加的磁场,其磁感应强度为'B ,在磁介质中总的磁感应强度是0B 和'B 的矢量和,即0'=+B B B 。
设0r μ=BB ,r μ称为介质的相对磁导率。
根据实验分析,磁介质可分为: (1)顺磁质 1r μ>,如铝、铬、铀等 (2)抗磁质 1r μ<,如金、银、铜等 (3)铁磁质 1>>r μ,如铁、钴、镍等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,即失去铁磁性物质的特性,这个温度称之为居里温度,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,而与晶粒的大小、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;对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
外磁场方向图23-1 无外磁场作用的磁畴 图23-2 在外磁场作用下2.铁磁质的磁化机理铁磁质的磁性主要来源于自由电子的自旋磁矩,在铁磁质中,相邻原子间存在着非常强的“交换耦合”作用,使得在没有外加磁场的情况下,它们的自旋磁矩能在一个个微小的区域内“自发地”整齐排列起来,这样形成的自发磁化小区域称之为磁畴。
实验证明,磁畴的大小约为128310~10m ---,包含有172110~10个原子。
在没有外磁场作用时,不同磁畴的取向各不相同,如图23-1所示。
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。
钙钛矿锰氧化物居里温度的测定
物理学院 111120160 徐聪
摘要:本文阐述了居里温度的物理意义及测量方法,测定了钙钛矿锰氧化物样品
在不同实验条件下的居里温度,最后对本实验进行了讨论。
关键词:居里温度,钙钛矿锰氧化物,磁化强度,交换作用
1. 引言
磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。
在磁性材料内部,交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列:平行取向或反平行取向。
但是随着温度升高,原子热运动能量增大,逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列,当升高到一定温度时,热运动能和交换作用能量相等,原子磁矩的有序排列不复存在,强磁性消失,材料呈现顺磁性,此即居里温度。
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。
2.居里温度的测量方法
测量材料的居里温度可以采用许多方法。
常用的测量方法有:
(1)通过测量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、振动样品磁强计以及等。
(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。
(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。
3. 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。
理想的型(为稀土或碱土金属离子,为离子)钙钛矿具有空间群为的立方结构,如以稀土离子作为立方晶格的顶点,则离子和离子分别处在体心和面心的位置,同时,离子又位于六个氧离子组成的八面体的重心,如图1(a)所示。
图1(b)则是以离子为立
方晶格顶点的结构图。
一般,把稀土离子和碱土金属离子占据的晶位称为位,而离子占据的晶位称为位。
图1 钙钛矿结构
这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是La,Mn离子为正二价,这是一种显示反铁磁性的绝缘体,呈理想的钙钛矿结构。
早在20世纪50—60年代,人们已经发现,如果用二价碱土金属离子(Sr、Ca、Pb等)部分取代三价稀土离子,Mn离子将处于/混合价状态,于是,通过和离子之间的双交换作用,在一定温度(Tp)以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性—铁磁性转变。
随着含Sr量的增加,锰氧化物的R—T曲线形状发生明显变化。
4. 实验仪器描述
图2示出了样品和测试线圈支架示意图。
测试线圈由匝数和形状相同的探测线圈组A和补偿线圈组B组成。
样品和热电偶置于其中一个石英管A中,另一个线圈组是作为补偿线圈引入的,以消除变温过程中因线圈阻抗发生的变化而造成测试误差。
由于两个线圈组的次级是反
图2
串联相接的,因此其感生电动势是相互抵消的。
在温度低于时,位于探测线圈A中的钙钛矿样品呈铁磁性,而补偿线圈B中无样品,反串联的次级线圈感应输出信号强度正比于铁磁样品的磁化强度;当温度升到以上时,探测线圈A中的钙钛矿样品呈顺磁性,和补偿线圈中空气的磁
性相差无几,反串联的次级线圈感应输出信号强度几乎变为零。
因此,在样品温度升高时,在附近随着磁性的突然变化锁定放大器的输出信号强度应有一个比较陡峭的下降过程,由此可以测定居里温度。
图3
测试系统如图3所示。
通过测定1、1’两点间电动势的平均值,即可求出样品的磁化强度,理由如下: 对于线圈A 有
()
0B H M =μ+
对于线圈B 有
0B H =μ
根据法拉第电磁感应定律
d dt
Φ
ε=-
分别对线圈A 和线圈B 有
0A dH dM
A dt dt ⎛⎫ε=-μ+
⎪⎝⎭
其中A 是次级螺线管的横截面积,则在1与1’两端的电势差为
(3)
所以
(4)
而在测量时会对1与1’两端的电压求平均,即
01T
AM
U Udt T
T
μ=
=-
⎰
因此对1与1`两端电压平均值的测量值,即可反映所测样品中磁化强度M 的值。
5. 实验步骤
(1)将上述样品室置于有温控装置的水槽中。
(2)按图3连接好相应的线路,并设置锁定放大器的参数:积分时间10ms,放大倍数P=10,A=6,模式为“模值”。
(3)开启搅拌器,不断调节水槽的加热温度,保持水与样品室温差为8℃左右。
(4)以每隔0.5为步长,调节频率为1KHz,记录积分电压和对应时刻样品的温度。
(5)待超过居里温度后,数据变化平缓后(40℃)停止实验。
6. 数据处理与分析
按照惯例,将M-T曲线(对于本实验,就是U-T曲线)上斜率最大点对应的温度作为居里温度。
以下分别作出信号发生器输出频率为时的U-T曲线,并进行多项式拟合。
进而求出各点导数,作dU/dT-T图。
最后确定导数的极值点。
f=1kHz U-T图像为
15
20
25
30
35
40
0.4
0.60.81.0
1.2
1.4
1.6
B
A
用五次曲线拟合出U-T 图像,方程各参数如图,做出曲线的导数图dU/dT-T
24
32
40
-0.12
-0.08
-0.04
0.00
D e r i
v a t i v e Y 1
Independent Variable
在dU/dT-Ttu 中,我们需要找到图像最低点,即极小值,故,对
24
32
40
-0.02
0.00
0.02
D e r i v a t i v e Y 2
Independent Variable
结合图2和图3,我们需要确定图3中第2个纵坐标为0的点。
查找workbook 中,有坐标(26.35 -0.002),(26.85 0.0082)。
对照图3,在误差允许范围内,我们可以认为图1中斜率绝对值最大点为T=26.35℃的点,即居里温度为26.35℃。
7. 实验讨论
探测线圈A 和补偿线圈B 在绕制时不完全相同,对测到的曲线以及产生的影响:
由第4节实验仪器描述中的叙述可知,如果探测线圈A 和补偿线圈B 在绕制时不完全相同,则激励磁场H 产生的电动势不能完全抵消,会反映在11’端测量的电压中,即
0()A B A B d H H dM U A dt dt -⎛⎫
=ε-ε=-μ+ ⎪⎝⎭ ()()01
A B T A M H H U Udt T T
μ+-=
=-⎰ 在测量的结果中叠加上一个常量(H A -H B ),理论上对求导获得居里温度没有影响,但是由
于激励磁场远大于M ,结果会使M 导致的电压变化被淹没在激励磁场H 的变化中,使得结果
精确度大大降低。
8. 小结
本实验测量结果的误差一方面来自探测线圈A和补偿线圈B的差异,另一方面取决于系统的弛豫时间。
必须保证升温过程是准静态过程,实验的测量结果才有意义。
如果使用能使样品匀速升温的装置,将改善实验的精度。
9. 参考文献
【1】G. H. Jonker and J. H Van Stanten, physica.16, 337(1950)
【2】J. H Van Stanten and G .H. Jonker, physica(Amsterdam)16,559(1950)
【3】C. Zenner, Phys.Rev.82, 403(1951)
【4】P. W. Andersen, Hasegawa, Phys.Rev.100, 675(1955)
【5】S. Jin, H. Tiefel, M. Mecormack, R. A. Fastbacht, J. M. Philips and L. H. Chen, science 264(1994) 413; J. Appl. Phys. 76, 6929(1994); M. Mecormack, S. Jin, H. Tiefel, et. al. Appl. Phys. Lett. 64, 3045(1995).。