磁滞回线的测量实验报告.docx
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磁滞回线的测量实验报告
实验名称：
用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线
姓名学号班级
桌号教室基础教学楼1101
实验日期2016年月日节
此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实验报告！
并携带计算器，否则实验无法按时完成！
一、实验目的：
一、把握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、大体磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。
二、学会用示波法测绘大体磁化曲线和动态磁滞回线。
3、依照磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。
4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。
二、实验仪器
1.双踪示波器
2.
DH4516C型磁滞回线测量仪
三、实验原理
（一）铁磁物质的磁滞现象
铁磁性物质除具有高的磁导率外，另一重要的特点确实是磁滞。
以下是关于磁滞的几个重要概念
1、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS和磁化曲线
铁磁材料未被磁化时，H和B均为零。
这时假设在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，那么铁磁材料内部的磁场强度H与磁感应强度B也随之变大，其B-H转变曲线如图1（OS）曲线所示。
到S后，B几乎不随H的增大而增大，现在，介质的磁化达到饱和。
与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。
咱们称曲线OS为磁性材料的磁化曲线。
图1磁性材料的磁化曲线图2磁滞回线和磁化曲线
2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线
当铁磁质磁化达到饱和后，若是使H慢慢退到零，B也慢慢减小，但B的减小“跟不上”H的减小（B滞后于H）。
即：
其轨迹并非沿原曲线SO，而是沿另一曲线Sb下降。
当H下降为零时，B不为零，而是等于Br，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留必然的磁性。
这种现象叫磁滞现象，Br叫剩磁。
假设要完全排除剩磁Br，必需加反向磁场，当B=0
时磁场的值Hc为铁磁质的矫顽力。
当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。
反向磁场减小到零，一样显现剩磁现象。
不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线成为一闭合曲线，那个闭合曲线称为磁滞回线，如图2所示。
3、大体磁化曲线
关于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流I1、I2、….In，那么相应的磁场强度为H1、H2、….H3，在每一磁化电流下反复互换电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选定的磁场值下，使其方向反复发生几回转变（如H1→-H1→H1→-H1….），如此操作的结果，是在每一个电流下都将取得一条磁滞回线，最后，可得一组慢慢增大的磁滞回线。
咱们把原点O和各个磁滞回线的极点a1、a2、….所连成的曲线称为铁磁材料的大体磁化曲线，如图3所示。
图3大体磁化曲线
（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理
一、示波器显示B—H曲线原理线路
由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要依照磁化进程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。
因此，测量装置必需具有三个功能：
1提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场）
②可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度
③可定量显示样品的磁化进程
图4磁滞回线的测量原理图
图4是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量装置原理图：
第一将待测的铁磁物质制成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈N1匝，由它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈N2匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化进程。
如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，假设在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H的大小依照安培环路定律:
，
即：
I1
R1两头电压U1为：
U1=I1R1=H
（1）
由
（1）式可知，假设将电压U1输入示波器X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。
为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由于磁通量转变而产生的感应电动势ε来测定。
依照电磁感应定律：
即：
ε=-）
B=-
为了取得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电阻R2与电容C组成一个积分电路，现在ε=iR2+Uc（i为感生电流，Uc为积分电容两头电压），适被选择R2与电容C，使R2那么电容两头的电压Uc为：
Uc=
（2）
由
（2）式可知，假设将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。
如此，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化进程。
二、示波器的定标
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必需对示波器定标。
即：
确信示波器的X轴的每格代表多少H值（A/m），Y轴每格代表多少B（T）。
在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R一、R2、C都为已知的标准元件的情形下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；那么：
UX=SxX；UY=SYY（3）
将（3）代入
（1）、
（2）得：
H=（4）
B=（5）
四、实验内容
（一）熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期
一、实验前预备
①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调剂为100Hz，幅度值适中；
②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调剂X、Y位移旋钮使光点居中
③用标准信号校准示波器X、Y轴灵敏度旋钮，（注意：
三个微调旋钮逆时针旋到底）
请在以下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
（二）显示和观看两种样品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号下的磁滞回线图形
一、实验预备
1）按图4所示的原理线路检查接线连接是不是正确
2）逆时针调剂“幅度调剂”旋钮到底，使信号输出最小。
3）调示波器显示工作方式为X-Y方式。
示波器X输入为AC方式，测量采样电阻R1的电压U1；示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压Uc。
4）接通示波器和DH4516C型动态磁滞回线实验仪电源，适当调剂示波器辉度及X、Y位移旋钮使光点居中。
二、显示和观看两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品1）
1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调剂“幅度调剂”旋钮，使示波器显示的磁化曲线上B值增加缓慢，达到饱和。
改变示波器上X、Y轴的灵敏度,调剂R1、R2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。
2）别离观测频率为、、、，不同频率下的磁滞回线形状（注意：
由于铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。
观测每一频率下的磁滞回线前，必需使幅度值降为零。
不然，观测无心义）。
3）换样品2重复上述进程
结论：
一、（样品1）磁滞回线形状与信号频率关系：
。
二、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系：
。
3、样品一、样品2磁滞回线形状比较：
。
（三）测量样品一、2的矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS和磁滞回线
（本实验装置利用交变电流，因此每一个状态都是通过充分的“磁锻炼”，随时能够取得磁滞回线。
只要调剂示波器上X、Y轴的灵敏度,调剂R1、R2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形，即可测量矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS。
）
请在以下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力HC、饱和磁感应强度BS和饱和磁场强度HS
一、样品1测量数值记录表（信号源频率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=）
表1（参数：
L=，S=×10-4m2，N1=100T，N2=100TC=×10-6F）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
X/格
0
H/（A/m）
Y1/格
Y2/格
B1/mT
B2/mT
计算HS=；BS=；HC=
二、样品1磁滞回线图形
3、样品2测量数值记录表
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
X/格
0
-400
H/（A/m）
Y1/格
Y2/格
B1/mT
B2/mT
表2（参数如上；信号源频率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=）
计算HS=；BS=；HC=
4、样品2磁滞回线图形
（四）测量样品的大体磁化曲线（选择样品1）
先将样品退磁，然后从零开始不断增大电流，记录各磁滞回线极点的B和H值，
（注意大体磁化曲线与磁化曲线的不同）
表3样品1的大体磁化曲线数据
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
X/格
0
H/（A/m）
Y/格
B/mT
样品1大体磁化曲线
五、预习题
写出以下物理量的概念：
①饱和磁感应强度
②饱和磁场强度
③矫顽力
④剩磁
⑤磁滞回线
⑥磁化曲线
⑦大体磁化曲线
六、课后题
一、若是示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调剂X、Y电压灵敏度时，磁滞回线形状是不是改变？
饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS、矫顽力、磁化曲线数值是不是改变？
二、什么缘故测量大体磁化曲线时需要退磁？
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