Снятие петли гистерезиса ферромагнитного материала с помощью осциллографа и определение точки Кюри

Цель работы:Снять экспериментальную петлю гистерезиса ферромагнетика при различных температурах, определить температуру Кюри и намагниченность насыщения.

Общие сведения:

Точка Кюри, или температура Кюри, — температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества (например, магнитной — в ферромагнетиках, электрической — в сегнетоэлектриках, кристаллохимической — в упорядоченных сплавах). Названа по имени французского физика Пьера Кюри открывшего в 1895 году для железа существование температуры, выше которой у него исчезают ферромагнитные свойства и скачкообразно изменяются некоторые другие свойства, например удельная электропроводность и теплоемкость (1895). При температуре T ниже точки Кюри Q ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью и определённой магнитно-кристаллической симметрией.

В точке Кюри (T = Q) интенсивность теплового движения атомов ферромагнетика оказывается достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности («магнитного порядка») и изменения симметрии, в результате ферромагнетик становится парамагнетиком. Таким образом, во всех случаях фазовых переходов II рода (типа точки Кюри) при T = Q в веществе происходит исчезновение того или иного вида атомного «порядка» (упорядоченной ориентации магнитных или электрических моментов, дальнего порядка в распределении атомов по узлам кристаллической решётки в сплавах и т. п.). Вблизи точки Кюри в веществе происходят специфические изменения многих физических свойств (например, теплоёмкости, электропроводимости, магнитной восприимчивости и др.), достигающие максимума при T = Q, что обычно и используется для точного определения температуры фазового перехода.

Для разных материалов точка Кюри различна, например, для чистого железа она составляет 768 ⁰С, для никеля 358 ⁰С, для кобальта 1131⁰С. Значения точки Кюри приводятся в специальных справочниках и являются характеристикой магнитного материала.

Ферромагнетики при температурах ниже точки Кюри обладают спонтанной намагниченностью независимо от наличия внешнего намагничивающего поля. Однако многие ферромагнитные материалы при температурах ниже точки Кюри не намагничены. При намагничивании ферромагнетиков происходит небольшое изменение их линейных размеров, т.е. увеличение или уменьшение их длины с одновременным уменьшением или увеличением поперечного сечения. Это явление называется магнитострикцией, оно зависит от строения кристаллической решетки ферромагнетика. Характеристикой магнитострикции материала является константа магнитострикции λ_s, выражаемая следующей формулой:

(5.6)

где Δl – увеличение (или уменьшение) длины образца l в направлении поля Н при увеличении напряженности поля от нуля до величины, вызывающей техническое насыщение.

Константа магнитострикции может быть положительной или отрицательной. Ферромагнитные материалы в большей или меньшей степени обладают магнитной анизотропией.