南京大学-居里温度的测量

PAGEPAGE5铁磁性材料居里温度的测量——近代物理实验报告2012年6月【摘要】居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁磁性转变成顺磁性的相变温度，不同材料的居里温度时不同的。本次实验通过测定磁化强度随温度变化，用函数拟合的方法找出电压变化最快的温度，作为测定样品的居里温度，最后对本实验进行了讨论。【关键词】钙钛矿锰氧化物；居里温度；实部；拟合；斜率一．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。二．实验原理1．居里温度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，当材料达到一定温度时，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，这时的温度就是居里温度。因此，居里温度是指铁磁性或亚铁磁性材料由铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态的临界温度。但是，由于铁磁性或亚铁磁性材料的磁化率大于，且数值很大，而顺磁性物质的磁化率只有数量级，所以在转变点附近，材料磁性很弱，因此，在要求不太严格的情况下，常常把强磁性材料的磁化率强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。五．数据处理（1）实验数据图像根据附录中的实验数据画出温度（正比于磁化强度）与电压（实部）的关系图像图5.1关系图像数据拟合用高次高斯函数对实验数据进行拟合，函数中的个参数的拟合结果为参数的单位：的单位为，的单位为，的单位为，拟合得到的曲线与原始数据点的图像如下：（实线为拟合结果）图5.2关系实验数据与拟合曲线图像（3）确定居里温度对函数求导得到，由做出在对应区间的图像如下：图5.3关系图像可见在时的电压（即磁化强度）的变化最快故该样品的居里温度为六．误差分析本次实验通过测量钙钛矿锰氧化温度与磁化强度的关系，求出曲线变化率最大的点来确定居里温度，由于磁化强度的变化不是很明显，所以在对数据进行拟合的时候会产生较大的误差，但单纯从数据的离散变化率来看，实验结果应该还是比较精确的。在实验中设定温度很重要，一般设定温度比当前高左右，过大会导致测量数据不准确，过小又使得实验时间过长，所以要准确把握。对于该实验来说，搅拌桨的速度当然越快越好，这样可以使得热量分布更加均匀，测得的温度更准确，但是从保护仪器的角度来说还是不能把转速设置太高。对于数据的拟合，也可以用多项式进行拟合，但是高次多项式的拟合结果不够理想，偏差比较大，而高斯函数共有18个参数，可以充分反映出数据的特点。七．思考题如果探测线圈和补偿线圈在绕制时不完全相同，会对测到的曲线及的值产生什么影响？答：补偿线圈的引入是为了消除变温过程中因线圈阻抗发生的变化而造成的测试误差。由于两个线圈组的次级是反串联相接的，因此其感生电动势相互抵消。如若线圈和的绕制不完全相同，则会导致输出信号强度中包含着一部分来自于线圈产生的感生电动势。在温度低于时，位于探测线圈中的钙钛矿样品呈铁磁性，而补偿线圈中无样品，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，此时的曲线中值将会整体上移。但是随