铁磁材料居里点的测定实验报告.docx

铁磁材料居里点的测定实验报告一、实验目的与实验仪器1.实验目的（1）了解示波器测量动态磁滞回线的原理和方法；（2）学会一种测量铁磁材料居里点的方法。2.实验仪器用于测量环状磁性介质样品的JLD-居里点测量仪（含五种样品）。二、实验原理1.铁磁材料和居里点铁磁材料在很小的磁场作用下就被磁化到饱和，不但磁化率大于零，而且达到 10 10 6 数量级，当铁磁性物质的温度高于临界温度 Tc（居里点温度）时，铁磁性物质转变成为顺磁性。即在居里点附近，材料的磁性发生突变。反复磁化铁磁材料时会出现磁滞现象。另一重要的特点就是磁滞。磁滞现象是材料磁化时，材料内部的磁感应强度 B 不仅与当时的磁场强度 H 有关，而且与以前的磁化状态有关。2.示波器测量磁滞回线的原理如图所示，给待定铁心线圈（N匝）通50Hz交流电，次级线圈产生的感应电动势为 = - WSdBdt,次级回路电压方程为 = Ri + uC，当R 12fC时，Ri uC,则i = R = - WSRdBdt. t时刻，uC = qC = q0C + 1 C0tidt =( q0C+ WSRCB0 ) - WSRCB上式中，前一项为t = 0 时，电容初始状态和铁芯初始状态决定的直流电压值，若其为0，则uC = - WSRCB，即uCB，将uC输入示波器y轴，则水平方向偏转与B成正比。在初级线圈中，uH = RH iH，而H = niH，则uH = RHnH，将uH输入示波器x轴，则竖直方向偏转与H成正比。综上，示波器上能够显示出稳定的B-H曲线。三、实验步骤测量环状磁性介质的居里点1.接线：将加热接口与居里点测试仪接口用专线相连；将铁磁材料样品与居里点测试仪用专线相连，并把样品放入加热丝；面板上的温度传感器接插件对应相接；将 B 输出（感生电动势）与示波器的 Y 输入相连，H 输出（原线圈端电压）与示波器的 X 输入相连接。2.将加热电流及激励电压调节钮左旋至最小，开启居里点测试仪电源箱上的电源开关，打开示波器。3.适当的调节示波器的 Y 轴衰减， X 轴衰减，调节激励电流，示波器上就显示出了磁滞回线，以图形大小始于观察来决定激励电流的大小，并保持稳定。4.调节加热电流大小，当升温开始后，每隔5或3记录一次温度 t和电压值ueff. 当电压变化较快时，每升高约 1，记录一次数据。加热电流不要太大。5.当炉温达到此样品的居里点时，磁滞回线消失成一条直线，记下此时的温度，再升高几度继续测几个点。6.测试完成，令加热电流回零，拔掉电热丝连线，自然冷却至室温，关闭电源。7.换样品再次测试。四、数据处理本次实验我们总共测量了1号、3号、5号共计三个铁磁材料的居里点，绘制的ueffT曲线分别如下图，应用excel绘制曲线后，在利用matlab和origin的结合可以求得曲线上切线斜率绝对值最大点所在坐标，及其切线的斜率。则三个样品的居里点计算如下：样品1：求得切线斜率最大点坐标为（108.3，62），切线斜率k = -19.9，则切线方程为：u = -19.9T + 2217当u = 0时，得T = 111.4，即1号样品的居里点为约TC=111.4.样品3：求得切线斜率最大点坐标为（91.4，42），切线斜率k = -48.6，则切线方程为：u = -19.9T + 1861当u = 0时，得T = 93.5，即3号样品的居里点为约TC=93.5.样品5：求得切线斜率最大点坐标为（68.3，58），切线斜率k = -99.0，则切线方程为：u = -99.0T + 6820当u = 0时，得T = 68.9，即5号样品的居里点为约TC=68.9.五、分析讨论（提示：分析讨论不少于400字）1.实验中我们主要利用了铁磁材料的磁滞回线，而关于磁滞回线是怎么产生的，通过查阅物理实验书前一节的内容（2.8节，铁磁材料磁滞回线的测定）我得知磁滞回线的产生原因： 如图，设铁磁质在开始时没有磁化，如磁化场 H逐渐增加，B将沿oa增加，曲线oa叫做起始磁化曲线。当H增大到某一值时，B将达到饱和。若将磁化场H减小，则B并不沿原来的磁化曲线减小，而是沿图中ab曲线下降，即使H降到零（图中的 b 点）时，B0，B 的值仍接近饱和值，与b点对应的B值，称为剩余磁感应强度 Br（剩磁）。当加反向磁化场H时，B 随之减小，当反向磁化场达到某一值时，B=0，与oc相当的磁场强度Hc称为矫顽磁力。当反向场继续增加时，铁磁质中产生反向磁感应强度，并很快达到饱和。逐渐减小反向磁化场，减到零，再加正向磁化场时，则磁感应强度沿defa变化，形成一闭合曲线abcdefa，闭合曲线称为磁滞回线。2.实验中我们通过曲线上斜率最大处的切线与横轴的交点来确定Tc，而不是由曲线与横轴的交点来确定Tc，这是因为接近居里点附近时，铁磁性已基本转化为顺磁性，虽然值较小，但仍大于0，故effT曲线与横坐标没有相交，当温度高于居里点时，铁磁材料磁性突变，如果利用与横轴的交点会产生较大误差。3.实验过程中我们发现起始时期由于不知道样品居里点的大致值，所以升温速率不好把握，通过三次实验我们认为开始时可将升温速率调快一些，约为3/min，每隔3记录一组数据，当发现电压值下降速率明显加快时，马上将升温速率降低，每隔1记录一组数据。六、实验结论1.本次实验通过对铁磁性材料居里点的测试，我发现铁磁材料的温度在到达居里点时，磁滞回线变成一条直