钙钛矿锰氧化物居里温度的测定

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。

…… …… 余下全文

实验报告

姓名：XX    学号：XXX    专业班级：应用物理1101

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。测量感应电动势随温度变化的规律，从而得到居里点TC。

【实验目的】

1．通过实验，对感应电动势随温度升高而下降的现象进行观察，初步了解铁磁材料在居里温度点由铁磁性变为顺磁性的微观机理。

2．用感应法测定磁性材料的曲线ε～T并求出其居里温度。

3．用示波器观测铁磁性材料的磁滞回线和居里温度。

【实验仪器】

居里点测定仪　　附件盒　　双踪示波器

【实验原理】

1． 基本原理
    科学实践证明，铁磁物质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。在没有外磁场的条件下，铁磁物质中相邻原子的电子磁矩具有非常强的交换耦合作用，这种相互作用促使相邻原子的电子自旋磁矩平行排列起来，形成一个个自发磁化达到饱和状态的区域，称为磁畴。磁畴的几何线度可以从微米量级到毫米量级，形状一般很不规则，在不同材料或同一材料的不同区域有很大的不同。
    在没有外磁场作用时，不同磁畴的自发磁化方向各不相同，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，不同磁畴的磁矩方向趋于外磁场的方向，宏观区域的平均磁矩不再为零，这时铁磁物质显示出宏观的磁性，这一过程通常称为技术磁化。宏观区域的平均磁矩随着外磁场的增大而增大，当外磁场增大到一定值时，所有磁畴的磁矩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，这时铁磁材料的磁化就达到了饱和。由于在每个磁畴中电子自旋磁矩已完全整齐排列起来，所以铁磁物质的磁性要比顺磁材料的磁性要强的多，其磁导率u远远大于顺磁材料的磁导率。并且，铁磁材料里的渗杂和内应力在外磁场去掉后阻碍着磁畴恢复到原来的退磁状态，因此在外加的交变磁场的作用下将产生磁滞现象。磁滞回线就是磁滞现象的主要表现。

…… …… 余下全文

南 京 大 学

近代物理实验报告

12.6 钙钛矿锰氧化合物居里温度的测量

学    号:  111120230 

姓    名:    朱瑛莺  

20##年5月9日

摘    要

钙钛矿锰氧化合物在温度处于或高于居里温度时，原子的热运动能大于自旋交换作用能，原子磁矩有序排列不复存在，呈现顺磁性。本实验通过测量样品磁化强度随温度的变化并绘制曲线，得到材料的居里温度。

关键词：居里温度 钙钛矿锰氧化物 磁化强度 补偿线圈

1 引言

1、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。

…… …… 余下全文

钙钛矿锰氧化物居里温度的测定

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。

…… …… 余下全文

数据记录

思考题

1.       样品的磁化强度在温度达到居里点时发生突变的微观机理是什么？试用磁畴理论进行解释。

微观机理：铁磁性物质的磁化与温度有关,存在一临界温度Tc称为居里温度（也称为居里点）.当温度增加时,由于热扰动影响磁畴内磁矩的有序排列,但在未达到居里温度Tc时,铁磁体中分子热运动不足以破坏磁畴内磁矩基本的平行排列,此时物质仍具有铁磁性,仅其自发磁化强度随温度升高而降低.如果温度继续升高达居里点时,物质的磁性发生突变,磁化强度M（实为自发磁化强度）剧烈下降,因为这时分子热运动足以使相邻原子（或分子）之间的交换耦合作用突然消失,从而瓦解了磁畴内磁矩有规律的排列,此时磁畴消失,铁磁性变为顺磁性.

2.       铁磁物质的三个特性是什么？

铁磁性，顺磁性，和抗磁性

3.       用磁畴理论解释样品的磁化强度在温度达到居里点时发生突变的微观机理是什么？

高温时，铁磁质中自发磁化区域因剧烈的分子热运动而遭到破坏，磁畴随之瓦解，铁磁质的磁性就消失了，过度到顺磁质。

…… …… 余下全文

关于钙钛矿锰氧化物居里温度的测定的实验报告

摘要：利用材料在居里温度附近的性质，通过测定材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到MS-T曲线求居里温度。

关键词：居里温度，钙钛矿锰氧化物，磁化强度，磁性

引言：

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，即铁电体从铁电相转变成顺电相的相变温度，也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场

-6很容易随周围磁场的改变而改变，这时的磁敏感度约为10。但是，由于铁磁性或亚铁磁性

材料的磁化率χ>0，且数值很大（10~105），而顺磁性物质的χ只有10-5~10-3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强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。

不同材料的居里温度是不同的，如纯铁为1043K，纯镍为631K，铁氧体为373-933K，钙钛矿锰氧化物的居里温度则较低（<370K)。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、超交换作用或双交换作用的强弱。

…… …… 余下全文

   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、磁化强度、磁场强度来描述，当介质为各向同性时，它们满足下列关系：

   （1）

其中，称为相对磁导率，是个无量纲的量．为了简便，常把简称为介质磁导率，称为磁化率，称为真空磁导率，称为绝对磁导率．．

在真空中时，和中只需一个便可完全描述场的性质．但在介质内部，和是两个不同的量，究竟用还是用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．因为和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；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，比如求退磁能及磁矩所做的功等。

…… …… 余下全文

   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、磁化强度、磁场强度来描述，当介质为各向同性时，它们满足下列关系：

   （1）

其中，称为相对磁导率，是个无量纲的量．为了简便，常把简称为介质磁导率，称为磁化率，称为真空磁导率，称为绝对磁导率．．

在真空中时，和中只需一个便可完全描述场的性质．但在介质内部，和是两个不同的量，究竟用还是用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．因为和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；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，比如求退磁能及磁矩所做的功等。

…… …… 余下全文