静态磁特性测量..doc

材料物理性能 实验指导书 郑 镇 洙 2005 . 3 实验一、静态磁特性测量 一、实验目的： 掌握表征磁性的参数及其应用。 了解和掌握静态磁特性的测量方法。 使用振动样品磁强计测定静态磁特性。 二、概述： 1、磁材料分类：1.顺磁性，2.逆磁（抗磁）性，3.反铁磁性，4.亚铁磁性，5.铁磁性。 前三类为弱磁性，后两类为强磁性。 2、磁化曲线和磁滞回线是表示铁磁性最基本的曲线。 磁滞回线：将已磁化到Bs的试样逐渐减少外加磁场强度，即退磁，测定出磁场强度从Hs到负Hs所对应的B值，然后再从负Hs测量到正Hs，得到的B—H封闭曲线就是磁滞回线。 3、测量材料范围： a.. 粉料 b. 块料 c. 各种纳米级材料 各种复合型材料的顺磁性、抗磁性、亚铁磁和铁磁性的相关磁特性。 三、振动样品磁强计工作原理： 当振荡器的功率输出馈给振动头时，该振动头即以相同频率ω驱动振动杆作等幅振动，从而带动处于磁化场H中的被测样品作同样的振动，这样，被磁化的被测样品在空间所产生的偶极场将相对于不动的检测线圈作同样振动，从而导致检测线圈内产生频率为ω的感应电压；将此交变电压馈送到正处于正常工作状态的锁相放大器后，经放大及相敏检测而输出一个正比于被测样品磁矩的直流电压，将此两相互对应的电压图示化，即可得到被测样品的磁化曲线和磁滞回线。并由此测出被测样品的磁特性。 在实验时，先用标准试样求出K值，然后，利用求得的K值反过来计算出被测样品的磁矩。实验时，用一个已知磁矩为Jo的标准样品，在与被测样品相同测试条件下测得此时电压幅值为 Vo＝KJo，则1/K＝Jo/Vo 。再测被测样品的电压幅值V，则被测样品总磁矩为： J＝1/K*V＝V/Vo*Jo 当知道样品的体积V或其质量m时，就可求出该样品的磁化强度M=J/V，质量磁化强度σ＝J/m 。如果将J和H的关系做成曲线，就可测量出磁化曲线或磁滞回线。 四、实验内容： 了解和掌握振动样品磁强计工作原理和使用方法。 测量标准样品的磁化曲线，测出标准样品的电压幅值Vo 。 测量被测样品的磁化曲线，测出被测样品的电压幅值V 。 求出被测样品的总磁矩。 实验二、导热系数的测定 一.【实验目的】 1. 掌握稳态热热传导的原理、特性及影响因素；掌握原理； 2. 掌握稳态热传导方法测定热的不良导体──耐火保温材料的导热系数的方法； 3. 掌握导热系数的分析方法。 二.【实验原理】 图1 热传导 热量有多种传输方式，热传导是热量传输的方式之一，它是温度不同的物体直接相互接触而产生的。 导热系数是表征物体传热性能的物理量，它与材料本身的性质有关，在工程技术方面是不可缺少的。如熔炼炉、传热管道、散热器、加热器，以及生活中的热水瓶、冰箱等都要考虑它们的导热程度大小。所以，对导热系数的研究和测量很有必要。 各种材料的导热系数相差十分悬殊，最大的是纯金属，最小的是气体和蒸气。导热系数还与材料的结构、比重、湿度及压力等因素有关，这就使确定导热系数的值变得非常困难,在工程计算中，所用材料的导热系数必须用实验方法精确测定。只有在一些粗略的计算中，才从某些资料中选取。 测量导热系数的方法一般分两类，稳态热传导和非稳态热传导。本实验采用稳态法，即先利用热源在样品内部形成一稳定的温度分布，然后测定其温度，利用公式求出导热系数值。当物体内部温度不均匀时，热量会自动地从高温处传递到低温度处。设在物体内部垂直于热传导的方向上取相距为、温度分别为、的二个平行平面(图1)。由于很小，可认为二平面的面积均为，则在时间内，沿平面S的垂直方向所传递的热量ΔQ满足下列傅里叶导热方程式 (1) 上式为热传导的基本公式，由法国数学家、物理学家约瑟夫·傅里叶(Joseph Fourier)导出。式中比例系数称为导热系数，又称热导率。越大，材料的传热性能越好。 由(1)式知，导热系数在数值上等于两个相距单位长度的平行平面，当温度相差一个单位时，在垂直于热传导方向上单位时间内流过单位面积的热量。在国际单位制(SI)中，的单位是，过去也常用非国际单位制，它们之间的换算是 一般讲，与物体本身材料的性质及温度有关，材料的结构变化与杂质多寡对都有明显的影响，同时，环境因素对也有影响。在各向异性材料中，即使同一种材料，其各个方向上的值也不相等。几种物体的导热系数见表1。 各种物质的导热系数相差很大，其根本原因在于不同的物质其导热机理存在着差异。一般而言，金属的导热系数最大，非金属和液体次之，气体的导热系数最小。导热系数越大，说明其导热性能越好。由图中可以看出，各类物质导热系数的一般大小顺序。现行国家标准(GB 4272—92)规定，平均温度在350℃以下时导热系数低于0.12时，这种材料称为保温材料。