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南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验《磁性材料》实验

一、实验目和任务；二、实验项目；三、参考资料：教材及参考书：1.《现代磁性材料原理和应用》主编：R.C.O’Handley化学工业出版社20022.《磁学基础与磁性材料》主编：严密等出版社：浙江大学出版社2006实验指导书：自编《磁性材料》实验指导书。第1页第1页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验试验一基本磁化曲线和动态磁滞回线测量

1．试验目的1)结识铁磁物质磁化规律，比较两种典型铁磁物质动态磁化特性。2)测定样品基本磁化曲线，并作出μ-H曲线。3)测定样品HD、Br、Bs等参数。4)学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。第2页第2页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验2．试验原理

1)磁滞回线图1铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线图2同一铁磁材料一簇磁滞回线图3铁磁材料µ与H关系曲线第3页第3页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验

当磁场按Hs→O→-HD→-Hs→O→HD→Hs顺序改变，相应磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS’R’D’S改变，这闭合曲线称为磁滞回线。

2)磁化曲线当初始态为H＝B＝0铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，能够得到面积由小到大向外扩张一簇磁滞回线，其中最大面积磁滞回线称为极限磁滞回线，如图2所表示，这些磁滞回线顶点连线称为铁磁材料基本磁化曲线，由此可近似拟定其磁导率μ=B/H，因B与H非线性，故铁磁材料μ不是常数而是随H而改变（如图3所表示）

第4页第4页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选取主要依据，图4为常见两种典型磁滞回线，其中软磁材料磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁主要材料。而硬磁材料磁滞回磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。

图4不同铁磁材料磁滞回线第5页第5页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验3)示波器显示B-H曲线原理和线路图5试验线路第6页第6页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验依据安培环路定律，样品磁化场强为：式中N为励磁绕组，R1为励磁电流取样电阻，U1是交流励磁电压，Ｌ为样品平均磁路长度。依据法拉第电磁感应定律，在交变磁场下样品磁感应强度B是测量绕组n和R2C2电路给定：

式中U2为积分电容C2两端电压，S为样品截面积。

第7页第7页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验3．试验仪器

磁滞回线试验仪、数字万用表、示波器等。

将图5中U1(UH)和U2(UB)分别加到示波器“X输入”和“Y输入”便可观测样品动态磁滞回线；接上数字电压表则能够直接测出U1(UH)和U2(UB)值，即可绘制出B-H曲线；通过计算可测定样品饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力HD以磁导率µ。

第8页第8页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验

4．试验内容及环节1)电路连接：选择样品，按试验仪上所给电路接线图连接好线路。令R1＝2.5Ω，置励磁电压U于0位。UH和UB分别接示波器“X输入”和“Y输入”，插孔“⊥”为接地公共端。2)样品退磁：启动仪器电源开关，对样品进行退磁，顺时针方向转动电压U调整旋钮，观测数字电压表可看到U从0逐步增长增至最大，然后逆时针方向转动电压U调整旋钮，将U逐步从最大值调为0，这样做目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B＝H＝0，如图7所表示。第9页第9页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验图7退磁示意图图8U2和B相位差等原因引起畸变

3)观测样品在50HZ交流信号下磁滞回线：启动示波器电源，调整示波器上“X”、“Y”位移旋钮，使光点位于坐标网格中心，调整励磁电压U和示波器X和Y轴灵敏度，使显示器上出现大小适当、美观磁滞回线图形（若图形顶部出现编织状小环，如图8所表示，这时可减少U予以消除）。第10页第10页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验4)观测基本磁化曲线：按环节2对样品进行退磁，从U=0开始，逐步提升励磁电压，将在显示器上得到面积由小到大一个套一个一蔟磁滞回线。这些磁滞回线顶点连线，就是样品基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便可观测到该曲线轨迹。5)测绘基本磁化曲线，并据此描绘μ-H曲线：接通试验仪电源，对样品进行退磁后，依次测定U=0，0.2，0.4，0.6…3.0V时若干组H和B值，作B-H和μ-H曲线。6)令U=3.00V，R1＝2.5Ω测定样品BS、Br、HD等参数：从已标定好示波器上读取UX(UH)、UY(UB)值（峰值），计算相应H和B，逐点描绘作B-H曲线。再由磁滞回线测定样品BS、Br、HD等参数。第11页第11页南京理工大学材料科学与工程系《磁性材料》试验5．试验数据统计1)作B-H基本磁化曲线与μ-H曲线2)描绘动态磁滞回线并计算样