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1、南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 磁性材料實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) ； 二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目； 三、參考資料 ：v教材及參考書： 1.現(xiàn)代磁性材料原理和應(yīng)用 主編：R.C. O Handley 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 2.磁學(xué)基礎(chǔ)與磁性材料 主編：嚴(yán)密等 出版社：浙江大學(xué)出版社 2006 v實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書： 自編磁性材料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 基本磁化曲線和動(dòng)態(tài)磁滯回線的測(cè)量 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 認(rèn)識(shí)鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律，比較兩種典型鐵磁物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁化特性。2) 測(cè)定樣品的基本磁化曲線，并作出-H曲線。3) 測(cè)定樣品的HD、Br、Bs等參數(shù)。4) 學(xué)會(huì)用示波器測(cè)
2、繪基本磁化曲線和動(dòng)態(tài)磁滯回線。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)原理 1) 磁滯回線圖1 鐵磁質(zhì)起始磁化 曲線和磁滯回線圖2 同一鐵磁材料的 一簇磁滯回線圖3 鐵磁材料與H關(guān)系曲線 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 當(dāng)磁場(chǎng)按HsO-HD-HsOHDHs次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B則沿閉合曲線SRDSRDS變化，這閉合曲線稱為磁滯回線。 2) 磁化曲線 當(dāng)初始態(tài)為HB0的鐵磁材料，在交變磁場(chǎng)強(qiáng)度由弱到強(qiáng)依次進(jìn)行磁化，可以得到面積由小到大向外擴(kuò)張的一簇磁滯回線，其中最大面積的磁滯回線稱為極限磁滯回線，如圖2所示，這些磁滯回線頂點(diǎn)的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線，由此可近似確
3、定其磁導(dǎo)率=B/H，因B與H非線性，故鐵磁材料的不是常數(shù)而是隨H而變化（如圖3所示） 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 磁化曲線和磁滯回線是鐵磁材料分類和選用的主要依據(jù)，圖4為常見的兩種典型的磁滯回線，其中軟磁材料的磁滯回線狹長(zhǎng)、矯頑力、剩磁和磁滯損耗均較小，是制造變壓器、電機(jī)、和交流磁鐵的主要材料。而硬磁材料的磁滯回磁滯回線較寬，矯頑力大，剩磁強(qiáng)，可用來制造永磁體。 圖4 不同鐵磁材料的磁滯回線 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 3) 示波器顯示B-H曲線的原理和線路圖5 實(shí)驗(yàn)線路 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 根據(jù)安培環(huán)路定律，樣品的磁化場(chǎng)強(qiáng)為： 111 ULR
4、NLNiH 式中N為勵(lì)磁繞組，R1為勵(lì)磁電流取樣電阻，U1是交流勵(lì)磁電壓，為樣品的平均磁路長(zhǎng)度。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在交變磁場(chǎng)下樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是測(cè)量繞組n和R2C2電路給定的： 222 UnSRCB 式中U2為積分電容C2兩端電壓，S為樣品的截面積。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 3實(shí)驗(yàn)儀器磁滯回線實(shí)驗(yàn)儀、數(shù)字萬用表、示波器等。將圖5中的U1(UH)和U2(UB)分別加到示波器的“X輸入”和“Y輸入”便可觀察樣品的動(dòng)態(tài)磁滯回線；接上數(shù)字電壓表則可以直接測(cè)出U1(UH)和U2(UB)的值，即可繪制出B-H曲線；通過計(jì)算可測(cè)定樣品的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩磁Br、矯頑力HD以磁導(dǎo)
5、率。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟v 1) 電路連接：選擇樣品，按實(shí)驗(yàn)儀上所給的電路接線圖連接好線路。令R12.5，置勵(lì)磁電壓U于0位。UH和UB分別接示波器的“X輸入”和“Y輸入”，插孔“”為接地公共端。v 2) 樣品退磁：開啟儀器電源開關(guān)，對(duì)樣品進(jìn)行退磁，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電壓U的調(diào)節(jié)旋鈕，觀察數(shù)字電壓表可看到U從0逐漸增加增至最大，然后逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電壓U的調(diào)節(jié)旋鈕，將U逐漸從最大值調(diào)為0，這樣做的目的是消除剩磁，確保樣品處于磁中性狀態(tài)，即BH0，如圖7所示。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 圖7 退磁示意圖 圖8 U2和B的相位差等因素引起的畸變3)
6、 觀察樣品在50HZ交流信號(hào)下的磁滯回線：開啟示波器電源，調(diào)節(jié)示波器上“X”、“Y”位移旋鈕，使光點(diǎn)位于坐標(biāo)網(wǎng)格中心，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓U和示波器的X和Y軸靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)大小合適、美觀的磁滯回線圖形（若圖形頂部出現(xiàn)編織狀的小環(huán)，如圖8所示，這時(shí)可降低U予以消除）。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) v 4) 觀察基本磁化曲線：按步驟2對(duì)樣品進(jìn)行退磁，從U=0開始，逐漸提高勵(lì)磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大一個(gè)套一個(gè)的一蔟磁滯回線。這些磁滯回線頂點(diǎn)的連線，就是樣品的基本磁化曲線，借助長(zhǎng)余輝示波器，便可觀察到該曲線的軌跡。v 5) 測(cè)繪基本磁化曲線，并據(jù)此描繪-H曲線：接通實(shí)驗(yàn)儀的電
7、源，對(duì)樣品進(jìn)行退磁后，依次測(cè)定 U = 0，0.2，0.4，0.63.0V時(shí)的若干組H和B值，作B-H和-H曲線。v 6) 令U = 3.00V，R12.5測(cè)定樣品的BS、Br、HD等參數(shù)：從已標(biāo)定好的示波器上讀取UX(UH)、UY(UB)值（峰值），計(jì)算相應(yīng)的H和B，逐點(diǎn)描繪作B-H曲線。再由磁滯回線測(cè)定樣品的B S、Br、HD等參數(shù)。 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄v 1) 作B-H基本磁化曲線與-H曲線v 2) 描繪動(dòng)態(tài)磁滯回線并計(jì)算樣品的BS、Br、HD參數(shù)。6思考題v 1) 為什么要退磁？如果不退磁，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么影響？v 2) 為什么測(cè)繪磁滯回線時(shí)，勵(lì)磁電壓不宜過高或過低？ 南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系磁性材料實(shí)驗(yàn) 謝謝！
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