磁性测量实验-中山大学材料物理实验2015.pdf

中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 实验实验十四十四 磁性测量实验磁性测量实验 姓名 学号 专业 13 级材料物理 合作人 实验时间 2015 12 15 一 一 实验结果与分析实验结果与分析 1 用 TH MHC 型智能磁滞回线实验组合仪测量 退磁后 按从小到大的顺序取不同的励磁电压 得到不同的磁滞回线 如下图 1 图 2 图 1 样品 1A 在不同励磁电压下的磁滞回线 图 2 样品 2A 在不同励磁电压下的磁滞回线 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 比较两个样品的磁滞回线可以发现 样品 1A 为硬磁 剩磁较大 样品 2A 为软磁 剩磁较小 将磁滞回线的顶点连线 得到基本磁化曲线 顶点数据如下表 1 表 2 表 1 样品 1A 的基本磁化曲线数据和 H 曲线数据 U V H A m B T B H H m U V H A m B T B H H m 0 5 0 050 0 041 0 820 2 0 0 178 0 207 1 163 1 0 0 080 0 094 1 175 2 2 0 208 0 226 1 087 1 2 0 093 0 116 1 247 2 5 0 261 0 252 0 965 1 5 0 116 0 149 1 284 2 8 0 323 0 276 0 854 1 8 0 153 0 185 1 210 3 0 0 370 0 290 0 784 表 2 样品 2A 的基本磁化曲线数据和 H 曲线数据 U V H A m B T B H H m U V H A m B T B H H m 0 5 0 024 0 058 2 417 2 0 0 24 0 223 0 930 1 0 0 059 0 119 2 017 2 2 0 288 0 236 0 820 1 2 0 082 0 142 1 732 2 5 0 369 0 251 0 680 1 5 0 125 0 174 1 392 2 8 0 438 0 262 0 598 1 8 0 19 0 207 1 090 3 0 0 485 0 268 0 553 由数据得到的基本磁化曲线及 H 曲线如下图 3 图 6 图 3 样品 1A 的基本磁化曲线 图 4 样品 1A 的 H 曲线 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 图 5 样品 2A 的基本磁化曲线 图 6 样品 2A 的 H 曲线 由图像得到初始磁导率 0及最大磁导率 m 参数 样品 初始磁导率 0 H m 最大磁导率 m H m 样品 1A 硬磁 0 820 1 284 样品 2A 软磁 2 417 2 417 分析 样品 1A 的初始磁导率较小 随着励磁电压的增加磁导率出现一个极大值 样品 2A 的初始磁导率即最大磁导率 比样品 1A 大 随着励磁电压的增加磁导率逐渐减小 取 U 3 0V R1 2 5 时样品 1A 的磁滞回线做详细分析 B H 曲线如下图 7 图 7 样品 1A 的磁滞回线 U 3 0V R1 2 5 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 由图 7 得到的磁学参数如下 样品 1A 的磁学参数 U 3 0V R1 2 5 饱和磁场强度 Hm 0 370 A m 饱和磁感应强度 Bm 0 290 T 剩余磁感应强度 Br 0 161 T 矩形比 Br Bs 0 555 矫顽力 Hc 0 080 A m 最大磁能积 BH MAX 4 914 10 3 A T m 考察磁滞回线所围成的面积 用模型 tanh H Hc right tanh H Hc left K M K 来拟合上述的磁滞回线 如图 8 所示 图 8 磁滞回线的拟合 由图像可以看出该模型对磁化过程拟合度较高 而退磁过程则高估了材料的剩磁 以此模型作积分计算磁滞回线所围面积约为 0 084 A T m 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 2 用 TYU 2000 型磁性材料自动测量装置测量 1 直流冲击法 坡莫合金 环形 尺寸 6 02 0 09 室温 30 测量方法 直流冲击法 饱和磁感应强度 Bm 0 746 T 剩余磁感应强度 Br 0 534 T 矩形比 Br Bs 0 716 矫顽力 Hc 3 080 A m 初始磁导率 0 32 525 mH m 最大磁导率 m 125 701 mH m 直流冲击法得到坡莫合金的基本磁化曲线 图 9 以及 H 曲线 图 10 图 9 坡莫合金基本磁化曲线 直流冲击法 图 10 坡莫合金的 H 曲线 直流冲击法 2 直流扫描法 软磁铁氧体 环形 尺寸 8 03 0 369 室温 26 测量方法 直流扫描法 饱和磁感应强度 Bm 0 268 T 剩余磁感应强度 Br 0 217 T 矩形比 Br Bs 0 810 矫顽力 Hc 61 550 A m 初始磁导率 0 0 570 mH m 最大磁导率 m 158 8 mH m 直流扫描法得到软磁铁氧体的磁滞回线如图 11 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 图 11 软磁铁氧体的磁滞回线 3 交流扫描法 铁氧体 环形 尺寸 1 5 3 55 室温 26 测量方法 交流扫描法 饱和磁感应强度 Bm 0 0895 T 剩余磁感应强度 Br 0 0126 T 矩形比 Br Bs 0 141 矫顽力 Hc 275 A m 初始磁导率 0 0 01 mH m 最大磁导率 m 0 07 mH m 交流扫描法得到铁氧体的磁滞回线如图 12 图 12 铁氧体的磁滞回线 中山大学物理科学与工程技术学院 材料物理实验 坡莫合金 软磁铁氧体 铁氧体的磁学性能分析比较 坡莫合金 分析 矫顽力很小而饱和磁感应强度较大 剩磁也较大 矩形比达到 0 7 初始磁导率很大 结论 弱磁场作用下的磁导率很大 磁滞损耗很小 软磁铁氧体 分析 矫顽力较小 剩磁较大 矩形比达到 0 8 初始磁导率很小 最大磁导率较大 结论 强磁场作用下磁导率较大 磁滞损耗较小 铁氧体 分析 矫顽力很大 饱和磁感应强度很小 剩磁很小 矩形比只有 0 14 磁导率很小 结论 磁导率很小 磁滞损耗很大 二 二 实验思考与讨论实验思考与讨论 1 为什么有时磁滞回线图形顶部出现编织状的小环 如何消除 因为感应电动势和磁感应