2016磁滞回线的测量试验报告

1、For personaluse only in study and research; not for commercial use芈 For personal use only in study and research; not for commercial use肇膃姓名学号班级芈评薂实验名称：用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线莄桌号 教室基础教学楼1101羂实验日期 2016年月日节莇肆请做实验前仔细阅读本实蒀一、实验目的:薇1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。蒈2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。Bs、剩磁Br和矫顽力He芆3、

2、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度 的数值。蒃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。蚇二、实验仪器1.2.薅双踪示波器3.4.蚄DH4516C型磁滞回线测量仪IBHZ Ut X UkiO呀江工丄肀膈三、实验原理薁(一)铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几个重要概念莅1饱和磁感应强度 Bs、饱和磁场强度 Hs和磁化曲线螅铁磁材料未被磁化时，H和B均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场， 则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变化曲线如图1(OS) 曲线所示。到S后

3、，B几乎不随H的增大而增大，此时，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。我们称曲线OS为磁性材料的磁化曲线。+ 8膃莃薀腿袅图1磁性材料的磁化曲线图2 磁滞回线和磁化曲线膂2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线薀当铁磁质磁化达到饱和后，如果使H逐步退到零，B也逐渐减小，但B的减小“跟不上” H的减小（B滞后于H）。即：其轨迹并不沿原曲线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一定的磁性。这种现象叫磁滞现象，Br叫剩磁。若要完全消除剩磁Br，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值 HC为铁

4、磁质的矫顽力。薈 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，同样出现 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，这个闭合曲线称 为磁滞回线，如图 2所示。莂3、基本磁化曲线羁对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流丨1、丨2、n,则相应的磁场强度为Hl、H2、.H3,在每一磁化电流下反复交换电流方向(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次变化(如Hit- H iHit- H i.),这样操作的结果，是在每一个电流下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞 回线。我们把原点0和各个磁滞回线的顶点 ai、a

5、2、.所连成的曲线称为铁磁材料的基本 磁化曲线，如图3所示。芄图 3 基本磁化曲线羀（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理袇1、示波器显示 B H曲线原理线路蚂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，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量装置必须具备三个功能：芀提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场）聿 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芈可定量显示样品的磁化过程在样品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律膅图 4 磁滞回线的测量原理图蒁 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：首先将待测的铁磁 物质

6、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过程。薀如图4,设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N中通过励磁电流I i时，此电流蚃即：11袂Ri两端电压U为：U 1= I i Ri= H(1)X轴的偏B可通过副肇由(1)式可知，若将电压 Ui输入示波器X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在转正比于磁场强度Ho羇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,线圈N2中由于磁通量变化而产生的感应电动势&来测定。根据电磁

7、感应定律：即： £ =-)肇B=-R2蝿为了获得与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与电容C,电阻R2与电容C勾成一个积分电路，此时& =iR2+U(i为感生电流，U为积分电容两端电压)，适当选择R2与电容C,使R2则电容两端的电压 Uc为：蚅 Uc=(2)螃由(2)式可知，若将电压 Uc输入示波器的丫偏转板，示波器上任一时刻电子束在丫轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。葿这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U, 丫偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过 程。膇2、示波器的定标X轴的每格蒄为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。即：

8、确定示波器的代表多少H直(A/m) , 丫轴每格代表多少B(T)。袃在示波器X偏转板上IX、Y偏转板U可准确测量，且R R2、C都为已知的标准元件的情况下,袀Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；S为示波器Y轴的电压灵敏度，Y 为垂直方向的位移格数；则:衿UX=SX ；UY=SY(3)蒇将（3）代入（1）、（ 2）得:羃H (4)芁B= (5)莇四、实验内容芆（一）熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期肂1、实验前准备蚂将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz,幅度值适中;聿示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节X Y位移旋钮使光点居中肅用标准信号校准示波器

9、 X、Y轴灵敏度旋钮，（注意：三个微调旋钮逆时针旋到底）蝿请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期： 螄1、实验准备节1）按图 4 所示的原理线路检查接线连接是否正确膀2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。艿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 Ri的 电压U仁示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压Uc。袇4）接通示波器和 DH4516C 型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器辉度及X、Y位移旋钮使光点居中。莂2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品1）薁1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节“幅度调节”

10、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，调节R、F2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。蚆 2）分别观测频率为 25.0Hz 、 50.0Hz 、 100.0Hz 、 150.0Hz ，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，必须使幅度值降为零。否则，观测无意义）。薆3）换样品 2 重复上述过程莂结论：羂1、（样品1）磁滞回线形状与信号频率关系:蒂。莂2、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系:薈3、样品1、样品2磁滞回线形状比较:羅（三）测量

11、样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度Bs、饱和磁场强度 Hs和磁滞回线螁（本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得磁滞回线。只要调节示波器上 X、Y轴的灵敏度，调节R、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 Hko ）芁请在下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力缶饱和磁感应强度Bs和饱和磁场强度Hs螈1、样品1测量数值记录表（信号源频率取100Hz ； Ri=R2=Sx=Sy=）螄表 1 (参数:L=0.130m , S=1.24X 10-4m2, NgooT, N2=100T C=1.QX 10-6

12、F)袁序号螂1蒀2螇3羁4衿5羈6薆7羁8芀9虿10芅11莅X/格蚀5.00肇4.00莇3.00蒅 2.00肁1.00衿0肆-1.00薅-2.00蒂-3.00芇-4.00袅-5.00薅 H/ (Am)蕿罿蚄蚄羀蒇蚇螄莁腿蒆袄丫1/格螂蚇膅羄罿莈羄肄荿螆肆膄丫2/格螀蒈螅膄賺羆薄芄薂蚈薇莃 BmT虿莀九莀B2/mT序号1234567891011X/格5.004.003.002.001.000-1.00-2.00-3.00-400-5.00H/（ A/m）丫1/格Y2/格Bi/mTB2/mTSx=Sy=）表2 （参数如上；信号源频率取100Hz ; Ri=R2=计算 Hs =； Bs = ； HC

13、= 4、样品2磁滞回线图形）B 和 H 值,（注意基本磁化曲线与磁化曲线的不同表3样品1的基本磁化曲线数据样品1先将样品退磁，然后从零开始不断增大电流，记录各磁滞回线顶点的（四）测量样品的基本磁化曲线（选择样品1）序号12345678910X/格00.51.01.52.02.53.03.54.05.0H/（ A/m）丫/格B/mT基本磁化曲线五、预习题写出下列物理量的定义: 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 基本磁化曲线六、课后题1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调节X、 Y 电压灵敏度时，磁滞回线形状是否改变？饱和磁感应强度Bs、饱和磁场强度 Hs

14、、矫顽力、磁化曲线数值是否改变？2、为什么测量基本磁化曲线时需要退磁？仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fStudien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to员bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymrnflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMucno 员 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxqe 员 ex.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fStudien, Forschung, zu kommerzi