姓名：王航班級：f0703028 學號：5070309025 實驗成績：
同組姓名：無實驗日期：2008.11.15 指導教師：助教13 批閱日期：
1. 通過本實驗進一步了解磁性材料的磁滯迴線和磁化曲線概念，加深對鐵磁材料的主要物理量：矯頑磁力，剩磁，磁導率的理解；
2. 對軟磁鐵氧體材料居里溫度及動態磁滯迴線的測量，加深對這一磁性材料基本特性的理解；
3. 通過本實驗進一步掌握利用示波器觀察並測量磁化曲線與磁滯迴線的方法；
4. 通過所選定的實驗方法，確定並研究實驗結果的精度、誤差因素及解釋有關的實驗現象。
1．磁化性質
一切可被磁化的物質叫作磁介質。磁介質的磁化規律可用磁感應強度b、磁化強度m、磁場強度h來描述，它們滿足一定的關係
的不同一般可分為三類，順磁質、抗磁質、鐵磁質。
對非鐵磁性的各向同性的磁介質，和之間滿足線性關係，，而鐵磁性介質的、與之間有著複雜的非線性關係。一般情況下，鐵磁質內部存在自發的磁化強度，當溫度越低自發磁化強度越大。如圖一所示。
它反映了鐵磁質的共同磁化特點：在剛開始時隨著的增加，緩慢的增加，此時較小；而後便隨的增加急劇增大，也迅速增加；最後隨增加，趨向於飽和，而此時的值在到達最大值後又急劇減小。圖一表明了磁導率是磁場的函式。
曲線表示鐵磁材料從沒有磁性開始磁化，隨的增加而增加，稱為磁化曲線。從圖二中可看到，磁導率還是溫度的函式，當溫度公升高到某個值時，鐵磁質由鐵磁狀態轉變成順磁狀態，在曲線上變化率最大的點所對應的溫度就是居里溫度
2．磁滯性質
鐵磁材料另一重要的特性是磁滯現象。當鐵磁材料磁化時，磁感應強度b不僅與當時的磁場強度h有關，而且與磁化的歷史有關，因此形成磁滯迴線。其中有兩個重要的物理量，剩餘磁感應強度和矯頑力。
各種鐵磁材料有不同的磁滯迴線，主要區別在於矯頑力的大小，矯頑力大的稱為硬磁材料，矯頑力小的稱為軟磁材料。
3．用交流電橋測量居里溫度
鐵磁材料的居里溫度可用任何一種交流電橋測量。本實驗採用如圖所示的rl交流電橋，在電橋中輸入電源由訊號發生器提供，在實驗中應適當選擇不同的輸出頻率ω為訊號發生器的角頻率。選擇合適的電子元件相匹配，在未放入鐵氧體時，可直接使電橋平衡，但當其中乙個電感放入鐵氧體後，電感大小發生了變化，引起電橋不平衡。
但隨著溫度的上公升到某乙個值時，鐵氧體的鐵磁性轉變為順磁性，cd兩點間的電位差發生突變並趨於零，電橋又趨向於平衡，這個突變的點對應的溫度就是居里溫度。實驗中可通過橋路電壓與溫度的關係曲線，求其曲線突變處的溫度，並分析研究在公升溫與降溫時的速率對實驗結果的影響。
4．用示波器測量動態磁化曲線和磁滯迴線
本實驗研究的是閉合狀的鐵磁圓環樣品，平均周長為，勵磁線圈的匝數為，若勵磁電流為時，在樣品內滿足安培環路定律
在示波器橫軸的偏轉板的輸入電壓為
這表明橫軸輸入的大小與磁場強度成正比。
設樣品的截面積為，匝數為的次級線圈中根據電磁感應定律，同樣可分析得到電容兩端的電壓與磁感應強度的關係。
上式表明軸輸入的大小與磁感應強度成正比。
按照圖4連線電路圖，將兩個訊號輸入示波器，然後調節示波器的相關屬性，在示波器上得到鐵磁材料的磁化曲線和磁滯迴線。然後利用示波器的相關性質讀出資料，得到結果如下：
其中且, b
將資料處理後在origin中作圖如下所示：
看這個影象，還算比較理想，說明我的實驗基本正確。
經過讀圖得到：
從資料可以看出，實驗有一定的誤差，但是誤差較小，在允許的範圍之內。
按照電路連線平衡點橋，在放入氧化鐵之前，測量電橋基本平衡；之後放入氧化鐵，用加熱電源加熱，測量資料如下：
將資料繪圖如下：
經過origin分析，得到的曲線，如圖：
從影象上得到居里溫度為
1、 磁滯迴線這個實驗當中誤差最大的部分來自示波器的讀數上面。讀數的時候由於不能同時讀出x座標和y座標，因此會帶來誤差。為了減少誤差，我們選擇測量的格點都在與示波器相交的地方。
2、 用交流電橋測量居里溫度的時候，由於電壓表的示數是隨著溫度變化而不斷變化的，由於器材的敏感度不夠高，在試驗所得到的資料中常常會有一些點略微與曲線趨勢有所差距，這些點也加大了試驗的誤差。為此，我在電壓變化較大的一段時間內採取了每0.1攝氏度測量一組資料點的方法，收到了較好的效果。
3、 計算居里溫度的時候，需要用到微分計算。而曲線本身是擬合的，因此再次微分後得到的極小點也是有誤差的。
4、 計算居里溫度的時候，我們用鉑電阻溫度計測量線圈周圍的溫度。鉑電阻的位置防止不好，會導致溫度出現一定的誤差。
1． 為了定量研究鐵磁材料的磁化曲線和磁滯迴線，測量前必須對示波器進行定標。
2． 測量過程中，比保持示波器的靈敏度和不變；
3． 描繪磁滯迴線時，應對曲率較大處多取點，以使得影象保留的資訊較為完整；
4． 測量居里溫度時，當發現電壓下降速度激增時應快速細緻地記錄，盡量多採集資料點以保證實驗的準確性。
5． 測量磁滯迴線得到的資料並不一定是按照乙個迴路的順序的，但是放入origin作圖中之後要求這些資料必須是呈現乙個迴路。因此如果有經驗的話，測量資料的時候就應該按照迴路順時針或者逆時針測量。
6． 鉑電阻溫度計應該盡量放在透明管的中間，並且靠近含有氧化鐵的線圈。並且注意，實驗的過程中不能碰到透明管，否則鉑電阻溫度的移動會導致資料測量不準確。
7． 要會熟練使用示波器。
參考前輩以及網上的一些資料，我們得到這個實驗的相關補充材料。這些補充材料比較有意思，我把它們摘錄如下，其中「示波器的使用方法」是比較有實際意義的：
居里發現了著名的居里定律，即須磁體的磁化率與熱力學溫度成反比。某些磁性材料在某一溫度以下時磁性發生急劇變化，這一特定的溫度被命名為居里點。
熱運動對於由交換作用引起的原子或離子磁矩的平行排列總是起破壞作用的，特別是溫度較高時，在強烈的熱運動能量與原子或離子磁矩之間的交換作用能量可相比擬的情況下，鐵磁質的磁性將會發生明顯的變化。具體地說，當溫度超過某一臨界溫度時，交換作用不足以克服熱運動的作用，鐵磁質的自發磁化強度將消失。這個臨界溫度稱為鐵磁質的居里溫度或居里點。
如鐵的居里溫度是770℃, 鐵矽合金的居里溫度是690℃等。當鐵磁質處於居里溫度以上時，鐵磁性轉變為順磁性。
實驗時，磁性材料放在加熱管裡加熱的時候不穩定，容易移動，沒有很好的固定裝置，給實驗帶來了很大的不變，建議實驗裝置可以增加乙個固定裝置，這樣可以很方便地固定加熱裝置，同時可以避免燙傷。
實驗時還應注意加熱時應把測溫計和磁性材料放的盡量靠近，以防止它們所在的區域有溫度差異而使測量不準確。
加熱時不要使用過大的加熱電壓，這樣有可能測得的居里溫度偏大。還應注意加熱時不要隨便移動裝置，這樣可能帶來偶然誤差。
電子積分器法是根據電磁感應原理將探測線圈測得的感生電勢通過電子積分器積分來測量磁感應強度的方法；通常用直流產生穩定磁場，通過定量增加或減小勵磁電流來改變磁場，逐點測量磁滯迴線，稱為靜態磁滯迴線。電子積分法物理過程清晰，測量較準確。
示波器法用交流（一般用50hz）產生交變磁場，用示波器顯示磁滯迴線，稱為動態磁滯迴線。示波器法直觀、簡便，便於定性理解。
磁滯迴線普通的應用有微波爐加熱。
1 通用示波器通過調節亮度和聚焦旋鈕使光點直徑最小以使波形清晰，減小測試誤差。
2 示波器在只使用乙個通道情況下，觸發源(source)的選擇應與所用通道一致。
3 在使用兩個通道觀察兩路波形時，首先根據所觀察訊號的頻率選擇顯示方式為alt 或chop，然後根據兩路訊號的關係選擇觸發源source，具體方法是如果兩路訊號有一定的關係，比如要同時觀察電路的輸入輸出訊號，則必須選擇兩個訊號之一，一般選擇週期較大或幅度較大的乙個作為觸發源，這樣才能觀察到兩路訊號的相位關係。如果兩路訊號無關係，例如一路是示波器的校準訊號另一路是訊號源的輸出，則觸發源要選vert 才容易觀察到兩路穩定的波形，但此時示波器的顯示不能體現兩路訊號的相位關係。
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