居里溫度點測定

2023-02-14 12:57:03 字數 2051 閱讀 2215

專業班號:材料01 姓名:薛飛學號:2010021023

【實驗原理】

一.交流電橋的原理

在實際的電訊號中,大量存在著不同頻率的交流訊號(或脈衝訊號).因此,實際的元器件均表現為電抗特性,而非純電阻.惠斯登電橋的四個臂如改為電抗元件(電阻、電感、電容或它們的組合),就是交流電橋。

它有著比惠斯登電橋更廣泛的用途,可用於測量元件的交流電阻、電感、電容、磁性材料磁導率、電容的介質損耗等。還可利用交流電橋的平衡條件與頻率的相關性來衡量測量頻率,它是測量儀器中常用的基本電路之一(如電傳感試儀、q表等)。

1、交流電橋及平衡條件

交流電橋的原理如圖所示,電橋的四個臂、、、是具有任意特性的交流阻抗,即復阻抗(可以是電阻、電容、電感或者它們的任意組合)。在a和b上加入交流電壓,c和d之間接平衡指示器(耳機或電晶體毫伏表等儀器)。

當電橋達到平衡時,c與d之間電壓為零,則有

兩式相除得:

實際的復阻抗都包含實部和虛部,可用形式表示,因此上式可表示成:

和分別為復阻抗的模和幅角,上式的成立條件是:

上式是交流電橋平衡的充要條件。

2、 元器件的等效電路

電橋四個臂所用的元件,在交流電壓作用下,往往元件自身就存在能量損耗——相當於電阻,而元件上的電壓和電流的相位差不為k/2。純電阻在交流電壓作用下,往往存在電感特性(線繞電阻尤為明顯)和分布電容;電感元件也存在一定的導線電阻和分布電容,所以可把電感等效為乙個理想電感l和乙個純電阻的串聯,如圖:

電容器中一般含有介電常數為的介質(如雲母、滌綸。陶瓷等)。因而,電路中有一小部分電能在介質中損耗而變成熱能,可以用表示這種損耗。

因此,通過電容器的交流電壓和電流的相位差就不再是/2,可用圖的併聯電路或圖的串聯電路來表示電容器的等效電路。

由圖(1):

由圖(2)有:

兩式中的是所加交流電壓的角頻率。

3、電容的測量

利用已知電容器來測電感,可用圖麥克斯韋—維恩電橋或海氏電橋;圖、、、為電阻箱,為標準電容,為電路的損耗電阻。

由此可得:

由實部和虛部分別相等,則有:

從上述兩式可知,欲使式滿足,在選定和後,可調節,通過調節或來滿足式而不影響式。通過單獨調節或(或)來滿足平衡條件,這正是這種電橋電路的優點。

4、 電容器的電容量的測量

最簡單的測電容放棄電容的電橋電路如圖。

由此可得:

並可得出:

電橋平衡時:

在選定的值後,可分別調節和,使之平衡。

二、居里溫度原理

居里溫度點的測定磁性材料是與工農業生產、科研和國際有著密切關係的功能材料,在電子、通訊、醫療、機電、航天等領域都有著廣泛的用途。相對磁導率和居里溫度點是標誌磁性材料性質和特徵的重要物理量。順磁、鐵磁和反磁性物質,其磁導率是不同的,對於鐵磁性物質,它的磁導率一般都比較大。

鐵磁物質存在磁疇,在外磁場作用下,磁疇極化而使磁鐵強烈地極化,表現出高導磁性。當磁體受到強烈震動或高溫下得分子熱運動,都會使磁疇瓦解而表現出一般的順磁性。因此,對於任何鐵磁物質,都有乙個臨界溫度,高於這個溫度,磁疇瓦解,鐵磁性小時變為順磁性(導磁率變得很小)。

這個臨界溫度稱居里點.

本實驗用交流電橋法來測居里溫度點。

【實驗內容】

1.在實驗前選擇好r2,r3 ,注意在實驗中不能改變。然後點選溫度計,選擇不同的溫度(可以通過公升溫,降溫然後保溫來實現)。

溫度可以從10℃到 100℃,每五度測乙個,80℃後可以每三度測乙個。

2.點選毫伏表,滑鼠點選開關就可以開啟進行測量。桌面上的按鈕可以使毫伏表在「短路調零」/「測量」之間轉換。當顯示「毫伏表調零」時為短路調零狀態,反之為測量。

3.毫伏表在測量前要調零,每次換檔也要調零。換檔時,用滑鼠左右鍵點選換檔開關。

4.然後用滑鼠左右鍵調節電阻箱和電容使毫伏表指示盡可能為零。

5.測好以後計算好各個溫度下的電感l後填入記錄本。

【實驗儀器】

電容電阻箱固定電阻電源毫伏表油浴箱

【實驗資料】

資料記錄

l-t影象

【實驗結論】:由圖知,其居里點溫度為75度。

【誤差分析】

1. 計算時產生誤差;

2. 在做切線時,可能產生一定偏差。

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