Cómo escribir un buen artículo científico "Medición del punto Curie de materiales ferromagnéticos"

Temperatura Curie

El punto Curie o temperatura Curie es la temperatura a la que un material puede cambiar entre ferromagnético y paramagnético. Cuando la temperatura está por debajo del punto de Curie, el material se vuelve ferromagnético y el campo magnético asociado con el material es difícil de cambiar. Cuando la temperatura es superior a la temperatura del punto Curie, el material se vuelve paramagnético y el campo magnético del imán cambia fácilmente con el cambio del campo magnético circundante. En este momento, la sensibilidad magnética es de aproximadamente 10 elevado a la sexta potencia negativa.

A finales del año 19, un famoso físico descubrió una propiedad física de los imanes en su laboratorio, y es que cuando el imán se calienta a una determinada temperatura, su magnetismo original desaparecerá. Más tarde, la gente llamó a esta temperatura el "punto Curie". En la Tierra, las rocas son magnetizadas por el campo geomagnético durante el proceso diagenético y adquieren un magnetismo débil. El campo magnético de las rocas magnetizadas es consistente con el campo geomagnético. En otras palabras, no importa cómo cambie de dirección el campo geomagnético, mientras su temperatura no sea superior al punto de Curie, el magnetismo de la roca no cambiará. Según este principio, siempre que se mida el magnetismo de las rocas, se puede inferir la dirección geomagnética en ese momento. Esto es lo que la gente suele llamar magnetismo fósil en la investigación geocientífica. Sobre esta base, los científicos utilizan los principios del magnetismo fósil para estudiar los cambios en el campo geomagnético durante la historia evolutiva de la Tierra, lo que se denomina teoría paleomagnética.

Para encontrar nuevas pruebas de la teoría de la deriva continental, los científicos introdujeron el paleomagnetismo en el campo de la geología marina y lograron resultados alentadores.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los científicos utilizaron detectores magnéticos de alta sensibilidad para realizar estudios paleomagnéticos en la superficie marina de la Cordillera del Atlántico Medio. Más tarde se utilizaron instrumentos como los magnetómetros para medir el paleomagnetismo del Océano Pacífico en forma de densas líneas topográficas. Los datos de los dos estudios sorprendieron a la gente y descubrieron que hay una franja de líneas de campo isomagnético en el fondo del océano, paralela a la dirección norte-sur del eje central de la dorsal oceánica, con alternancia de campos magnéticos positivos y negativos. propiedades. Cada cinturón de líneas de campo magnético tiene aproximadamente varios cientos de kilómetros de largo y su ancho varía de decenas a cientos de kilómetros. El descubrimiento de cintas submarinas se ha convertido en uno de los milagros de la investigación en ciencias de la tierra en este siglo. En 1963, F.J. Vain, un joven académico de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y su maestro D.H. Matthews propusieron que si alguna vez se hubiera producido una "expansión del fondo marino", entonces la lava que se elevaba desde la dorsal oceánica debería conservar la dirección de magnetización. del campo magnético de la Tierra en ese momento después de la solidificación. En otras palabras, debería haber bandas magnéticas con la misma magnetización en el fondo marino a ambos lados de la dorsal oceánica. Cuando el campo magnético de la Tierra se invierte, la polaridad de la banda magnética también se invierte, y el ancho de la banda magnética se puede utilizar como medida del tiempo entre inversiones. Esta audaz hipótesis se confirmó rápidamente y se encontraron las mismas cintas simétricas en los océanos Pacífico, Atlántico e Índico. No sólo eso, los científicos también calcularon que en 76 millones de años la Tierra ha experimentado 171 inversiones.

También se descubrió que el período más largo entre dos inversiones del campo magnético de la Tierra es de aproximadamente 3 millones de años, el período más corto es de aproximadamente 50.000 años y el período promedio entre dos inversiones es de aproximadamente 420.000 a 480.000 años. . Actualmente, la dirección del campo magnético de la Tierra se ha conservado durante 700.000 años, por lo que la gente tiene el presentimiento de que puede estar acercándose un nuevo cambio en el campo magnético.

La investigación sobre las cintas del fondo marino continúa y muchas preguntas aún no pueden responderse satisfactoriamente. Por ejemplo, la cuestión más básica de por qué el campo magnético de la Tierra se invierte hacia adelante y hacia atrás no se puede explicar con claridad. Aunque los científicos han propuesto varias hipótesis, la verdadera causa aún no está clara. En otras palabras, el misterio de las leyes inherentes a la rotación del campo magnético de la Tierra requiere que los científicos sigan explorando.

Volvamos a presentar los materiales ferromagnéticos.

Las sustancias ferromagnéticas (1) pueden magnetizarse hasta la saturación bajo la acción de un pequeño campo magnético. No sólo la susceptibilidad magnética es > 0, sino que el valor es tan grande como 10-106. La relación entre la magnetización m y la intensidad del campo magnético h es una función compleja y no lineal. Este magnetismo se llama ferromagnetismo.

(2) Las sustancias ferromagnéticas son ferromagnéticas sólo por debajo de la temperatura de Curie; por encima de la temperatura de Curie, debido a la interferencia del movimiento térmico del cristal, se destruye la disposición direccional de los momentos magnéticos atómicos, provocando la El ferromagnetismo desaparece. La sustancia se vuelve entonces paramagnética.

(3) Características

1. Tiene un fuerte magnetismo. La llamada sustancia magnética se refiere principalmente a esta sustancia.

b, histéresis.

C. Magnetización espontánea: Los momentos magnéticos atómicos en materiales ferromagnéticos superan el efecto desordenado del movimiento térmico mediante la acción de capas de electrones atómicos en nodos reticulares adyacentes. Los momentos magnéticos atómicos se disponen espontáneamente en regiones paralelas y ordenadas y se distribuyen en diferentes regiones pequeñas. Este fenómeno se llama magnetización espontánea.

Capa de electrones 3D incomparable: hierro, níquel, cobalto, manganeso

d, dominio magnético

Las áreas pequeñas que se magnetizan espontáneamente se denominan dominios magnéticos. La interfaz entre dominios se llama muro de dominio.

Luego explica el experimento de medición.

Punto Curie de materiales ferromagnéticos

Propósito experimental: comprender el principio microscópico del material ferromagnético que se vuelve paramagnético y aprender a medir la temperatura Curie con los principios y métodos del probador de punto Curie JLD-ⅱ.

Instrumentos experimentales: probador de punto Curie JLD-ⅱ (un host, un horno de calentamiento, cinco muestras) y osciloscopio ST16B.

Principio experimental: Para materiales ferromagnéticos, debido a la existencia de dominios magnéticos, se producirá histéresis bajo la acción de un campo magnético alterno externo. El bucle de histéresis es la principal manifestación del fenómeno de histéresis. Si el material ferromagnético se calienta a una determinada temperatura, debido a la intensificación del movimiento térmico en la red metálica, cuando se destruye el dominio magnético, el material ferromagnético se transformará en un material paramagnético y el fenómeno de histéresis desaparecerá. La temperatura de transición de las sustancias ferromagnéticas se llama punto de Curie. Este probador de punto Curie observa y mide la temperatura de transición de materiales ferromagnéticos observando la presencia de un bucle de histéresis que se muestra en un osciloscopio. El instrumento genera un campo magnético alterno aplicando corriente alterna a una bobina enrollada alrededor de la muestra. Mientras el horno se calienta, busque el punto Curie en el osciloscopio.

Pasos experimentales: 1. Conecte los cables del horno a los dos terminales en el frente de la caja de alimentación. Utilice cables especiales para conectar la muestra de material ferromagnético a la caja de alimentación y coloque la muestra en el horno de calentamiento. Conecte los conectores del sensor de temperatura y del ventilador de refrigeración a los conectores del sensor conectados al panel frontal de la fuente de alimentación.

2. Conecte la salida B del osciloscopio a la entrada Y y conecte la salida H a la entrada X con un cable dedicado. Gire el interruptor de "calefacción-enfriamiento" a calefacción, encienda el interruptor de encendido en la caja de alimentación y ajuste los ajustes Y y X en el osciloscopio de manera adecuada. El bucle de histéresis se mostrará en el osciloscopio.

3. Gire el interruptor de "ajuste de medición" de las dos compuertas del horno a la posición de "ajuste" (la dirección de la perilla es perpendicular al eje del horno de calentamiento). Después de configurar la temperatura del horno, vaya a "Medición". Cuando el horno de calentamiento está funcionando, la temperatura del horno aumenta gradualmente hasta la temperatura establecida.

4. Cuando la temperatura alcanza el punto Curie de la muestra, el bucle de histéresis desaparece y el termómetro digital muestra el valor de temperatura medido - punto Curie.

Abra las dos compuertas del horno de calentamiento (la dirección de la perilla en la compuerta es paralela al eje del horno de calentamiento), gire el interruptor "calefacción-enfriamiento" para enfriar y después de Cuando el horno de calentamiento se enfríe, repita lo anterior con otro proceso de muestra hasta que se analice la muestra.