图19 -— 1
在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列的磁畴的磁 能低于磁矩与外磁场反向排列的磁畴的磁能。结果是自发 磁化磁矩与外磁场成小角度的磁畴体积不断扩大；自发磁 化磁矩与外磁场成大角度的磁畴体积不断缩小。随着外磁 场的不断增强，取向与外磁场成大角度的磁畴全部消失， 留存的磁畴将不同程度地转向外磁场方向。以后再继续增 加外磁场，磁矩继续转向外磁场，最后使所有磁畴全部沿 外磁场排列，这时磁化达到饱和，图19-2是某单晶磁化过 程的示意图。可见饱和时，介质的磁化强度等于每个磁畴 中原来的磁化强度，铁磁质的磁化强度是非常大的，外磁 场不是像对顺磁质那样，只是使单个原子、分子转向；而 是使整个磁畴转向。这就是为什么铁磁质磁化后的磁场要 比一般的顺磁质强得多的原因。
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在弱磁化场及室温的条件下，顺磁质显示弱磁 性。然而，铁磁质在相同条件下却表现强磁性。铁 磁质的特性不能用一般顺磁质的磁化理论来解释。 因为铁磁性元素的单个原子并不具有任何特殊的磁 性。例如铁原子与铬原子的结构大致相同，但铁是 典型的铁磁质，而铬是普通的顺磁质，甚至还可用 非铁磁性物质来制成铁磁性的合金。另一方面，还 应注意到铁磁质总是固相的。这些事实说明了铁磁 性与固体的结构状态有关。
铁磁材料居里点的测定
目前高校所使用的大学物理教材中都较详细地 介绍了铁磁材料的一些特殊性质，如存在居里温度 等。并用较成熟的磁畴理论来说明铁磁材料磁化特 性的内在根据。在科技时代，铁磁材料的居里温度 特性在工程技术，家用电器上的应用越来越广泛。
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，来测量感应电动势 值随温度变化的规律，从而得到居里点TC 。
于每种铁磁质的确存在一临界温度TC 称为居里温度(也称居里点)。当高于这
一温度时，铁磁性就将消失。比如纯铁的居里温度是770 oC，纯镍是350 oC。 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T C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，而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。使铁磁质丧失其铁磁性的临界温度。叫做居里点。
磁畴的出现或消失，伴随着晶格结构的改变，所以是一个相变过程。居里点 就是发生相变的温度，它和熔点一样，因物质的不同而不同。
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如 图 19-l ， 其 中 图 19-l(a) 为 单 晶 磁 畴 结 构 示 意 图 ， 图 19-l(b)为多晶磁畴结构示意图。由图可见在没有外磁场作用 时，在每个磁畴中，原子磁矩已经取向同一方位，但对不同 的磁畴其分子磁矩的取向各不相同，磁畴的这种排列方式 , 使磁体处于最小能量的稳定状态.因此对整个铁磁体来说，任 何宏观区域的总磁矩仍然为零，整个磁体不显磁性。线条为 畴界，箭头为磁畴的磁化方向。
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一、目的
l．通过实验中对磁性材料感应电动势随温 度升高而下降的现象的观察，初步熟悉铁磁性 材料在居里点时由铁磁性变为顺磁性的过程， 从而了解磁性材料参数变化的微观机理。
2．用感应法测定磁性材料的ε ～ eff(B) T 曲线，
并求出其居里点。
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二 、 原理
（一）．基本物理原理 1. 根据磁化的效果，磁介质可划分为三类
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(二) 实验原理 居里点的 测定
如图所示:用铁磁性材料(铁氧体) 做 I 成 的 磁环上分别绕线圈 A、 B，在A 线圈（初级)上通激励电流 I，则B 线 A
圈（次级）上产生的 感应电动势的有
B 有
效值为：
εef(B f)4.4f4nH sm(H m
Bm
)
式中Hm是磁场强度的幅值，当激励电流稳定且按正弦变化时， 则Hm恒定，由此得：
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2.铁磁材料的微观机制：
磁畴：铁磁质特殊磁性的现代理论是:在
铁磁质中，相邻原子间存在着非常强的交换耦 合作用，这个相互作用促使相邻原子的磁矩平 行排列起来，形成一个小的自发磁化达到饱和 状态的区域。自发磁化只发生在微小的区域 (体积约为10 -8 m 3，其中含有1017一1021个原 子)内，这些区域叫做磁畴。
（1）顺磁质，这类磁介质磁化后，在介质内的磁场稍有增 强，表明磁化后具有微弱的附加磁场，并与外磁场同方向。
（2）抗磁质，这类磁介质磁化后，在介质内磁场稍有削弱， 表明磁化后具有微弱的附加磁场但与外磁场方向相反。
（3）铁磁质，这类磁介质磁化后，在介质内的磁场显著增 强，即磁化后具有很强的与外磁场同方向的附加磁场。铁、镍、 钴、钆、镝及其合金和一些非金属的铁氧体都属于这一类。铁 磁质有广泛的用途，所以它是最重要的一类磁介质。本实验将 对铁磁质的磁化规律及其微观机制进行研究。
d'
B r'
由图看出：铁磁质的磁化 曲线是一条具有方向性的闭合 曲线；并且B与H 的值不具有
H 对应关系，同一个H 可对应几
个不同的B 值，B 总是落后H 的变化，此现象叫做磁滞; 闭 合曲线（B—H 曲线）成为铁 磁质的磁滞回线。
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4 . 热运动 居里点
热运动是磁矩有序排列的破坏者。因此，强烈的振动或者温度过高造成的 剧烈热运动都能造成磁畴的瓦解，从而使铁磁质变成顺磁性。实验证明，对
图19-2 铁磁质磁化时- 磁畴的变化
3. 铁磁质的磁化规律(B和H之间的依赖关系)
（1）起始磁化曲线：
B
c b oa
HHale Waihona Puke 从未磁化到饱和磁化的这段曲线 O a b c d，称为铁磁质
d
的起始磁化曲线，在起始磁化
过程中，B和H 的关系是非线
性的，但是两个量的值却一一
对应。
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（2）磁滞回线：
B
Br
d
Hc o H c
εeff(B)
当 0 ， ef(B f) 0 ,此时温度Tc称居里点。
注意：µ为介质的磁导率，是-个反映介质磁化特性的物理量。
显然，我们完全可用测出的εeff （B）～T 曲线来确定温度TC 。具体 作法是，先根据实验数据做出εeff