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铁磁材料居里温度测量的近似分析及居里转换的意义

2021-11-03何春娟

物理实验 2021年10期
关键词:测量实验

王 昊,何春娟

(中国人民大学 物理实验教学中心,北京 100872)

铁磁性物体内部存在着按磁畴分布的自发磁化,因而展现出许多独特的性质,例如磁滞现象,极高的相对磁导率,磁致伸缩、磁致电阻等效应,具有剩余磁化强度Br、矫顽力Hc、居里温度TC等表征物理量. 居里温度是铁磁性物质磁性转变点,其仅与材料的化学成分和晶体结构有关,与晶粒的大小、取向及应力分布等结构因素无关,因此又被称为结构不灵敏参量. 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有重要作用,而且对工程技术的应用具有重要意义. 本文对铁磁材料居里温度测量实验中确定居里温度的几种近似方法进行了探讨.

1 实验原理

1.1 实验测量原理

如图1所示,待测样品上绕有线圈L1和L2,给L1线圈通正弦交流电,在样品中产生感应磁场,该磁场的磁场强度H正比于电流I,故而亦正比于定值电阻R0两端的电压值,将其作为示波器X轴输入.

另一方面,L2因互感而产生交变电流,i与B均为正弦型信号,且由法拉第电磁感应定律知

(1)

图1 居里温度测试仪示意图

此外,通过记录样品温度T与Y轴信号U的(有效值)大小,可以画出U-T曲线,近似作为磁化强度与温度即M-T热磁曲线,并可以根据该曲线分析样品的居里温度. 该方法测量居里温度更为精准,本文以热磁曲线为基础,讨论如何得到材料的居里温度值.

1.2 实验中的替换与近似

将示波器Y轴电压信号(U)-温度(T)曲线视作热磁曲线(M-T)的过程……

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