铁磁材料地磁滞回线圈和基本磁化曲线

1、某某大学物理实验报告课程名称:大学物理实验下实验名称：铁磁材料的磁滞回线圈和根本磁化曲线学院：信息工程学院专业班级：学生某某:学号：实验地点：根底实验大楼B208座位号:实验时间：第 8周星期三下午三点四十五分 _一、实验目的1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。2、了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞线，比拟两种典型铁磁 物质的动态磁化特性。3、测定样品的根本磁化特性曲线B-H曲线，并作卩-H曲线。4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以与相关参量。二、实验原理1、铁磁材料的磁滞特性铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钻、镍与其众多合金以与 含铁的氧化物铁氧体

2、均属于铁磁物质。其特征是在外磁场的作用下能被强烈 氧化，即磁导率卩很高。另一特征是磁滞，即磁场停止作用后，铁磁质仍保存磁 化状态。图1为铁磁物质的磁感应强度 B与磁场强度H之间的关系曲线。如果 流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，如此钢圆环中的磁感应强度B随激励磁场强度H的变化如图1中oa段所示。这条曲线称为起始磁化曲线。继续增大磁化 电流，即增加磁场强度H时，B上升很缓慢。如果H逐渐减小，如此B也相应 减小，但并不沿ao段下降，而是沿另一条曲线ab下降。B随H变化的全过程如下：当H按 Of Hmf Of H cHmf Of H c f Hm的顺序变化时，B相应沿 Of Bm f Br f Of

3、Bm f Br f Of Bm的顺序变化。图1aH m将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线abcdefa这条曲线称为磁滞回线。从图1可以看出:1当H = 0时，B不为零，铁磁材料还保存一定值的磁感应强度 Br ,通常称Br为铁磁材料的剩磁2要消除剩磁Br ,使B降为零，必须加一个反方向磁场 He，这个反向 磁场强度He叫做该铁磁材料的矫顽磁力。3H上升到某一个值和下降到同一数值时， 铁磁材料内的B值并不一样, 即磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关。对于同一铁磁材料，假如开始时不带磁性，依次选取磁化电流为li、|2、|m(|l< |2< Im)如此相应的磁场强度为 Hl

4、、H2、Hm。在每一个选定的 磁场值下，使其方向发生两次变化即 Hi- HiHi,Hm- HmHm等，如 此可得到一组逐渐增大的磁滞回线图 2。我们把原点o和各个磁滞回线的顶 点ai、a2、a所连成的曲线，称为铁磁材料的根本磁化曲线。可以看出，铁 磁材料的B和H不是直线，即铁磁材料的磁导率由于铁磁材料磁化过程的不可逆性与具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和 磁滞回线时，首先必须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场H=0时，B=0;其次，磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减少，不可时增时减。图2根本磁化曲线图3退磁过程：由 Br到a,然后经 一系列不闭合的回线收缩至原点在理论上，要消除剩磁Br，只需

5、通一反方向磁化电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力就行。实际上，矫顽磁力的大小通常并不知道，因而无法 确定退磁电流的大小。我们从磁滞回线得到启示：如果使铁磁材料磁化达到饱和， 然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，以至于零，那么该 材料得磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图3所示。当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主 要原因之一。铁磁材料分为硬磁和软磁 B H曲线如图4所示。图2、4不同铁磁材料的磁滞回线观察和测量磁滞回线和根本磁化曲线的线路如图5待测样品是EI型矽钢片，N为励磁

6、绕组，n为用来测量磁感应强度B而设置的绕组。"为励磁绕组取样电阻，设通过 N的交流励磁电流为i，根据安培环路定理，样品的磁场强度H = ，其中L为样品的平均磁路。因为I -；，所以交变的H样品中产生交变的磁感应强度 B。假设被测样品的截面积S，穿过 该截面的磁通©二B?S,由法拉第电磁感应定律可知，在副线圈中将产生感应电动pirl 口势 2 n匚 nS肓由副边的回路方程式2 izR U22 dtdt2式中i2为副边电流，U2为电容C两端的电压。设i2向电容器C充电，在t时间内充电量为Q,如此此时电容两端的电压uc表示如下：U2当我们选取足够的R2、C时，使Uc小到与ic R

7、2相比可以略去不计时，简化根据电磁感应定律dQdtdu2dT所以R2Cdu2dTnsdBRcdUnSdBdF将两边积分，经整理后可得到 B的数值为R>CNSU2三、实验内容只要将Ui和U2分别接到示波器的X轴与丫轴输入，如此在荧光屏上扫描出 来的图形就能如实反映被测样品的磁滞回线。依次改变 Ui从零递增值，便可 得到一组磁滞回线，各条磁滞回线顶点的连线便是根本磁化曲线。 由此可近似确B定其磁导率一，因B与H是非线性的，故铁磁材料的磁导率不是常数而H是随磁场强度H而变化。四、实验仪器TH-MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器五、实验数据与处理L=60mmN=50T n=150T 8=8071

8、2 = 1QkC2 = 20表一 根本磁化曲线与一H曲线测试条件:U(V)U】(mV)(mV)H(lA/m)B（/0歼）| (H/m)29092520240670308910396118046813605001550530181057020805952240610表二 B H曲线测试条件：UVNO."(mV)比(mV)H(0A/m)B（阿）19103962-910-396336004-36005028060-2807600400840038092003401060028011-400-32012-600-24013-20020014200-16015-600-2001640060围成面积7格左右六、误差分析1、每条导线的电阻不同，使用不同的导线，会得到不同的结果。2、示波器读数不准确，图像未调整到中心位置，数格子容易出现误差。七、思考题1、如果不退磁，做实验会有什么后果？答：起始点不在零，实验得出的磁滞回线不对称。2、示波器显示的磁滞回线是真实的 H-B曲线吗？如果不是，为什么可 以用它来描绘磁滞回线？答：不是，示波器只可以采集电压信号，测量动态磁质回线时，必须将非电压量 H和B转换成电压量才能显示出来。八、附上原始数据和退磁示意图Ift时帕山” 5亠丄一科二0匚分JJLfgS申点弗$出曲*"