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饱和磁化强度的测量

  饱和磁化强度的测量 一 、实验目的 二 、实验原理及方法 三 、实验步骤 四 、实验注意事项 一 、实验目的 磁化强度M是指磁性材料单位体积内的磁矩 M ? 矢量和,定义为 ? ? M? ?V m 通过测量材料的饱和磁化强度Ms,加深对自发磁 化的理解是本实验的主要目的。 二 、实验原理及方法 根据磁性物质在非均匀磁场中的受力原理实Ms的测 量,其方法为磁天平法,如下图所示 。 设一小球样品处在非均匀磁场中,样品质量为m、体 积V,则样品在此非均匀磁场中沿任意轴向α(α=x.y.z) 所受的力为 或 ?H F? ? ? 0 M sV ?? ?H F? ? ? 0? s m ?? ……………… ① ……………… ② 分析天平 Z 电磁铁 样 品 电磁铁 Y X 电流线圈 电流线圈 磁天平工作原理示意图 式中σs为单位质量的饱和磁化强度,称为比饱和磁 化磁化强度。 m Ms ? ? s ? ? s d ……………… ③ V 其中d为试样密度 如果磁场的不均匀只表现在Z方向。则 ?H ?H ? ?0 ?x ?y , ?H ?0 ?z ∴ ?H Fz ? ? 0 M sV ?z Fz ? ? 0? s m ……………… ④ 或 ?H ……………… ⑤ ?z 实际测量中,即磁场梯度难以精确测量,因 而,一般采用相对法测量,如图所示,无磁场 时,天平平衡时砝码重量(W1),加磁场后,由于 Fz的作用,需要增加砝码来达到新的平衡,当天 平重新平衡时(W2)有: ?H Fz ? ? 0? s m ? g.(W2 ? W1 ) ? g.?W ………⑥ ?z 其中,g-重力加速度 △W-加磁场前后砝码之差 ∴ 将标准样品置于同样的非均匀磁场中,则有: g .?W ?s ? ?H ?0 m ?z ………………⑦ ?H Fz 0 ? g.?W0 ? ? 0? s 0 m0 ?z ……………⑧ 联立⑦,⑧ ∴ ?s ? ? s 0 m0 ?W m?W0 ………………⑨ 标准式样一般采用密度为8.90g· cm-3,纯度≥99.9%的Ni 球,其饱和磁化强度Ms0=485.6KA· m-1。 同样的原理,对于圆柱形样品,如果其一端处于电磁 铁两极的中心,此处磁场强度最大,而另一端离磁场 中心较远,磁场很弱,则可推得材料体积磁化率。 2(?ms ?t ? ?mt ) ……………⑩ X? ? X Air ?0 H 2 S 式中 △ms+t为样品管中装上样品后加磁场时的砝码质量 (mH)和无磁场时的砝码质量(mo)之差。 △mt为样品管加磁场时的砝码质量(mtH)和无磁场时 砝码质量(mto)之差。 S为样品截面积。 XAir为空气磁化率(XAir=3.64×10-7)。 H为电磁铁两极中心处的磁场强度。 三 、实验步骤 1、接通FM-A电源,预热10分钟。 2、检查电流和磁场指示,用调零旋纽将电流和磁场置 于零点。 3、放入标准样品,调节分析天平,测出磁场H=0时 的重量并记录。 4、调节电流线mT等),调节分析天平,测出磁场H为某一确定数 值时的重量并记录,算出公式⑨△W。 5、将磁场恢复到零,放入待测小球样品,重复步骤3、 4,算出△W。 6、代入标准样品参数,算出代测小球样品的σs(或 Ms ) 。 7、将磁场恢复到零,取出待测小球样品,调节分析 天平测出空样品管在H=0时的重量并记录。 8、调节电流线mT等)调节分析天平,测出磁场H 为某一确定数值时的空样品管重量并记录,算出 公式⑩中△mt。 9、 将磁场恢复到零,放入代测圆柱形样品,调节分 析天平,测出H=0时的重量并记录。 10、调节电流增加磁场H(200mT、300mT、 400mT等)调节分析天平,测出磁场H为某一确 定数值时的重量并记录,算出公式⑩中△ms+t。 11、用游标卡尺测出圆柱形样品的直径,算出截面 积S。 12、算出代测样品体积磁化率Χ。 13、写出实验报告并进行结果分析。 四 、实验注意事项 1、调节电流及磁场旋纽应轻缓。 2、不可在分析天平处于测量状态时增减砝码。 3、微量的铁磁性杂质对测量结果影响很大,所 以应特别注意防止样品管内外杂质的沾染。 4、磁天平处于水平状态,所以不得挪动仪器。 5、测试样品时,应关闭玻璃门窗,对整机不得 振动。

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