磁滞回线的测量实验报告.docx

1、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

2、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

3、 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

4、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- H1H1- 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BH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

5、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） 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 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

6、为： U1= I1 R1= 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来测定。依照电磁感应定律： 即： =-) 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=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

7、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：

8、 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、实验前预备将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调剂为100Hz，幅度值适中；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

9、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

10、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

11、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=100T C=10-6F）序号1234567891011X/格0H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/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1234567891011X/格0-400H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/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12345678910X/格0H/（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：饱和磁感应强度饱和磁场强度矫顽力剩磁磁滞回线磁化曲线大体磁化曲线六、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？