居里溫度

居里溫度也稱為居里點(diǎn)或磁轉(zhuǎn)變點(diǎn)。是指磁性材料中自發(fā)磁化下降到零的溫度，這是鐵磁性或亞鐵磁性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)的臨界點(diǎn)。當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，材料變成鐵磁性，與材料相關(guān)的磁場(chǎng)很難改變。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)時(shí)，物質(zhì)變成順磁性，磁鐵的磁場(chǎng)容易隨著周圍磁場(chǎng)的變化而變化。此時(shí)，磁靈敏度約為10的負(fù)6次方。居里點(diǎn)是由物質(zhì)的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)決定的。

居里溫度

簡(jiǎn)述

19世紀(jì)末，著名物理學(xué)家皮埃爾·居里（居里夫人的丈夫）我自己實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的磁鐵的物理特性之一是，當(dāng)磁鐵加熱到一定溫度時(shí)，原來的磁性會(huì)消失。后來，人們把這叫做溫度“居里點(diǎn)“

詳解

磁化的鐵磁材料具有很強(qiáng)的磁性，但隨著溫度的升高，金屬晶格的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)影響磁疇矩的有序排列當(dāng)溫度達(dá)到足以破壞磁疇矩的有序排列時(shí)，磁疇就會(huì)解體，平均磁矩變?yōu)榱?，鐵磁材料的磁性就會(huì)消失成順磁性材料，一系列與磁疇相關(guān)的鐵磁性質(zhì)（如高磁導(dǎo)率、磁滯回線、磁致伸縮等）全部消失，相應(yīng)鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為順磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率。鐵磁性消失對(duì)應(yīng)的溫度是居里點(diǎn)溫度。

在地球上，巖石在成巖過程中被地磁場(chǎng)磁化，獲得弱磁性，磁化巖石的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)一致。也就是說，無論地磁場(chǎng)如何改變方向，只要它的溫度不高于“居里點(diǎn)”巖石的磁性不會(huì)改變。根據(jù)這個(gè)道理，只要測(cè)出巖石的磁性，自然就能推斷出當(dāng)時(shí)的地磁方向。這就是人們?cè)诘貙W(xué)研究中常說的化石磁性。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家利用化石磁學(xué)原理研究地球演化歷史中地磁場(chǎng)的變化規(guī)律，稱為古地磁理論。

為了尋找大陸漂移理論的新證據(jù)，科學(xué)家將古地磁引入海洋地質(zhì)領(lǐng)域，并取得了令人鼓舞的成果。

二戰(zhàn)后，科學(xué)家們使用高靈敏度的磁性探測(cè)器對(duì)大西洋洋中脊的海面進(jìn)行古地磁調(diào)查。后來人們用磁力儀等儀器，以密集測(cè)線的形式測(cè)量太平洋的古地磁。兩次調(diào)查的數(shù)據(jù)讓人們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在海洋底部有一條等磁力線的條紋，平行于大洋中脊的中軸線呈南北方向，磁性正負(fù)交替。每個(gè)磁力線帶大約有幾百公里長(zhǎng)，寬度從幾十公里到幾百公里不等。海底磁帶的發(fā)現(xiàn)成為本世紀(jì)地球科學(xué)研究的一大奇跡。1963年，英國(guó)劍橋大學(xué)青年學(xué)者F.J.虛榮和他的老師d.H.馬修斯建議，如果“海底擴(kuò)張”一旦發(fā)生，那么洋中脊上涌的巖漿應(yīng)該保持地球的磁化方向 當(dāng)它凝固的時(shí)候，它的磁場(chǎng)。也就是說，洋脊兩側(cè)的海底應(yīng)該存在磁化強(qiáng)度相同的磁條。當(dāng)?shù)厍?s磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，磁條的極性也要反轉(zhuǎn)，磁條的寬度可以作為兩次反轉(zhuǎn)時(shí)間的度量。這個(gè)大膽的假設(shè)很快被證實(shí)，人在太平洋、大西洋、印度洋也發(fā)現(xiàn)了同樣的對(duì)稱磁帶。不僅如此，科學(xué)家還計(jì)算出，在7600萬年里，地球有171次倒轉(zhuǎn)。

還發(fā)現(xiàn)地球兩次倒轉(zhuǎn)之間的最長(zhǎng)周期s磁場(chǎng)約為300萬年，最短周期約為5萬年，兩次倒轉(zhuǎn)之間的平均周期約為42萬至48萬年。地球的方向的磁場(chǎng)已經(jīng)保存了70萬年，所以人們有一種預(yù)感，一場(chǎng)新的磁場(chǎng)變化可能正在向人們逼近。

對(duì)海底磁帶的研究仍在繼續(xù)，許多問題仍不能得到滿意的回答。例如，不可能清楚地解釋為什么地球 美國(guó)的磁場(chǎng)來回翻轉(zhuǎn)。盡管科學(xué)家們提出了各種假說，但真正的原因仍不清楚。換句話說，磁場(chǎng)在地球上轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律之謎還有待科學(xué)家們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

一旦磁芯的溫度超過其居里溫度，其磁導(dǎo)率就會(huì)急劇下降（按照磁性材料廠商的寬泛定義，在達(dá)到定義的居里溫度之前就已經(jīng)開始急劇下降）也就是說，達(dá)到居里溫度后，磁芯的電磁效應(yīng)就不能再發(fā)揮作用了，后果非常嚴(yán)重。

由不同材料制成的磁芯的居里溫度是不固定的。就錳和鋅而言，通?？紤]居里溫度效應(yīng)（其他材料具有更高的居里溫度）動(dòng)力材料的居里溫度在230以下，高導(dǎo)材料的居里溫度在120以下。如果使用高導(dǎo)磁芯，且變壓器有耐高溫要求，必須考慮。

如果超過居里溫度，就會(huì)從鐵磁性變成順磁性，應(yīng)該不涉及相變，因?yàn)橛行w積會(huì)膨脹收縮，導(dǎo)致密度的變化至于質(zhì)量，應(yīng)該不會(huì)變，除非溫度之外揮發(fā)的東西太多。

至于Tc，每種磁性材料都不一樣例如，鐵的居里溫度約為770℃，鈷的居里溫度約為1131℃。

磁性材料在任何溫度下都沒有磁性。磁性材料有一個(gè)臨界溫度Tc，即居里溫度在此溫度以上，由于高溫下平臺(tái)熱運(yùn)動(dòng)劇烈，平臺(tái)磁矩排列混亂，鐵磁材料的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而降低，決定了磁性器件的上限溫度如果超過居里溫度，磁芯的電感會(huì)降低直至消失，電路無法正常工作。

常用的PC40和PC44的居里溫度是210度。

根據(jù)電路需要和工作條件，選擇合適的磁芯。

通常中小功率開關(guān)電源的變壓器鐵芯是用200度左右的鐵芯材料制成的。

利用這一特性，人們開發(fā)了許多控制元素。比如使用的電飯鍋，就是利用了磁性材料的居里點(diǎn)。電飯煲底部中央裝有磁鐵和居里點(diǎn)為105度的磁性材料。當(dāng)鍋里的水干了，食物的溫度會(huì)從100度上升。當(dāng)溫度達(dá)到105度左右時(shí)，由于被磁鐵吸引的磁性物質(zhì)的磁性消失，磁鐵對(duì)其失去吸引力此時(shí)，磁鐵和磁性材料之間的彈簧會(huì)將它們分開，并驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)關(guān)閉，停止加熱。