02磁性材料基本特性的研究实验报告

1、实 验报 告姓名：张伟楠同组班级：F0703028学号：5070309108实验成绩：批阅日期：实验日期：08.09.22指导教师：磁性材料基本特性的研究【实验目的】1. 通过本实验进一步了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽磁力，剩磁，磁导率的理解；2. 利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞曲线；3. 测定所给定的铁磁材料的居里温度。【实验原理】1磁化性质一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度 B、磁化强度 M、磁场强度 H 来描述，它们满足一定的关系r 的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。对非铁磁性的各向同性的磁介质，H 和 B

2、 之间满足线性关系，B =H，而铁磁性介质的 m 、B 与 H 之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。图一 B H 曲线图二 T 曲线它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着 H 的增加，B 缓慢的增加， 此时 较小；而后便随 H 的增加 B 急剧增大， 也迅速增加；最后随 H 增加， B 趋向于饱和，而此时的 值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率 是磁场 H 的函数。B-H 曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B 随 H 的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率 还是温度的函数，当温度升高到某个值时，

3、铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度 TC。2磁滞性质铁磁材料另一重要的特性是磁滞现象。当铁磁材料磁化时，磁感应强度 B 不仅与当时的磁场强度 H 有关，而且与磁化的历史有关，因此形成磁滞回线。其中有两个重要的物理量，剩余磁感应强度和矫顽力。各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。3用交流电桥测量居里温度铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用RL 交流电桥，的图三 RL 交流电桥在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率 为信号发生器的角频率。选择合

4、适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性， CD 两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响。4用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线图四 测量磁化曲线和磁滞回线电路图本实验研究的是闭合状的铁磁圆环样品，平均周长为 L，励磁线圈的匝数为 N1， 若励磁电流为 i1 时，在样品内满足安培环路定律HL=N1i1在示波器

5、横轴的偏转板的输入电压为这表明横轴输入的 uR1 大小与磁场强度 H 成正比。设样品的截面积为 S，匝数为 N2 的次级线圈中根据电磁感应定律，同样可分析得到电容两端的电压与磁感应强度的关系。上式表明 Y 轴输入的大小 uC 与磁感应强度 B 成正比。【实验数据各原件参数：、实验结果计算】R1 = 10 R2 = 1k C = 4.7F N1 = 100 匝N2 = 100 匝 L = 3.61 × 102m S = 1.25 × 105m21. 测量磁性材料的饱和磁滞曲线型号发生器频率 f = 1.381kHz特殊点数据峰峰值 Upp = 8.3V说明： UCH1的测量，

6、当万用表的是 V 时，精确到 0.001V，是 mVUCUCBrBrA-AUCH1(mV)69.0-62.000297-306UCH2(mV)0061.0-63.5114.0-114.5时，精确到 0.1mV，所以将一致之处。都统一为 mV 之后，数据的有效位数会有不可得：UC = 19.1 A m1 Br = 22.9 mTUS = 82.3 A m1 BS = 42.9 mTUC = 15.3 A m1Br = 23.9 mT84.8 A m143.1 mTUS =BS =总数据点换算公式UCR1LH =UCH2R2CN2SB =序号123456789H(A m1)82.348.526.9

7、8.860-10.8-17.2-23.2-28.8B(mT)42.937.632.926.322.911.30-18.8-26.9序号101112131415161718H(A m1)-56.5-84.8-45.2-27.7-15.0010.519.126.6B(mT)-37.6-43.1-37.6-33.8-30.1-23.9-16.4018.8序号192021H(A m1)39.947.982.3B(mT)30.133.842.9序号123456789UCH1(mV)29717597.032.00-39.0-62.0-84.0-104UCH2(mV)114.0100.087.570.061

8、.030.00-50.0-71.5序号101112131415161718UCH1(mV)-204-306-163-100-54.0038.069.096.0UCH2(mV)-100.0-114.5-100-90.0-80.0-63.543.5050.0序号192021UCH1(mV)144173297UCH2(mV)80.090.0114.0做出BH 图像铁磁材料的磁滞曲线2. 利用电桥法测量铁氧体的居里温度Tc序号123456789T (°C)29.339.649.659.769.178.882.283.783.9U (104V)1731741741731731711711681

9、63序号101112131415161718T (°C)84.184.284.584.784.985.285.485.786.0U (104V)152139129120111102939081序号192021222324252627T (°C)86.787.187.688.188.789.690.391.191.5U (104V)766856504541373229做U 关于T 的函数曲线利用 Origin 做出其微分函数图像从图像中可看出，该铁氧体的居里温度约为84°𝐂【思考与讨论】这次实验求出的数据和理论值的有些误差。主要有以下几点：1. 受到示波器像素的限制，以及由于人眼的局限性，在示波器上读数时会有比较大的误差。要避免这点，可以直接用计算机处理电路中的信号，而不经过人来读数，可以比较大地提到精确度。2. 电路板由于使用过多，所以会产生一定的内阻。同时导线的接触不好也会产生一定的电阻，所以测量值可能会和真实值产生一定的误差。3. 温度计的电子示数总在一个小范围内上下跳动，影响读书的同步性。4的空调为我们提供了舒适的环境，但是由于实验桌正好对着空调，所以空调的变换的风向会影响铁氧体的温度，并且使得铁氧体的温度到了 90度之后几乎难以再上升。【实验感想】这是一个比较