2016年磁滯回線的測(cè)量[實(shí)驗(yàn)報(bào)告][1]

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1、. 實(shí)驗(yàn)名稱： 用示波器觀測(cè)鐵磁材料的動(dòng)態(tài)磁滯回線 評(píng) 分 姓 名 學(xué) 號(hào)班 級(jí) 桌 號(hào) 教 室 基礎(chǔ)教學(xué)樓1101 實(shí)驗(yàn)日期 2016年月日節(jié) 此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教材沒有相應(yīng)內(nèi)容,請(qǐng)做實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)報(bào)告！并攜帶計(jì)算器,否則實(shí)驗(yàn)無法按時(shí)完成！ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1、掌握磁滯、磁滯回線、磁化曲線、基本磁化曲線、矯頑力、剩磁、和磁導(dǎo)率的的概念。 2、學(xué)會(huì)用示波法測(cè)繪基本磁化曲線和動(dòng)態(tài)磁滯回線。 3、根據(jù)磁滯回線測(cè)定鐵磁材料在某一頻率下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩磁Br和矯頑力Hc的數(shù)值。 4、研究磁滯回線形狀與頻率的關(guān)系；并比較不同材料磁滯回線形狀

2、。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1. 雙蹤示波器 2. DH4516C型磁滯回線測(cè)量儀 三、實(shí)驗(yàn)原理 〔一鐵磁物質(zhì)的磁滯現(xiàn)象 鐵磁性物質(zhì)除了具有高的磁導(dǎo)率外,另一重要的特點(diǎn)就是磁滯。以下是關(guān)于磁滯的幾個(gè)重要概念 1、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS、飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度HS和磁化曲線 鐵磁材料未被磁化時(shí),H和B均為零。這時(shí)若在鐵磁材料上加一個(gè)由小到大的磁化場(chǎng),則鐵磁材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B也隨之變大,其B-H變化曲線如圖1〔OS曲線所示。到S后,B幾乎不隨H的增大而增大,此時(shí),介質(zhì)的磁化達(dá)到飽和。與S對(duì)應(yīng)的HS稱飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度,相應(yīng)的BS稱飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們稱曲線OS為磁性材料的磁化曲線。 圖1 磁性

3、材料的磁化曲線 圖2 磁滯回線和磁化曲線 2、磁滯現(xiàn)象、剩磁、矯頑力、磁滯回線 當(dāng)鐵磁質(zhì)磁化達(dá)到飽和后,如果使H逐步退到零,B也逐漸減小,但B的減小"跟不上"H的減小〔B滯后于H。即：其軌跡并不沿原曲線SO,而是沿另一曲線Sb下降。當(dāng)H下降為零時(shí),B不為零,而是等于Br ,說明鐵磁物質(zhì)中,當(dāng)磁化場(chǎng)退為零后仍保留一定的磁性。這種現(xiàn)象叫磁滯現(xiàn)象,Br叫剩磁。若要完全消除剩磁Br,必須加反向磁場(chǎng),當(dāng)B=0時(shí)磁場(chǎng)的值Hc為鐵磁質(zhì)的矯頑力。 當(dāng)反向磁場(chǎng)繼續(xù)增加,鐵磁質(zhì)的磁化達(dá)到反向飽和。反向磁場(chǎng)減小到零,同樣出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象。不斷地正向或反向緩慢改變磁場(chǎng),磁化曲線成為

4、一閉合曲線,這個(gè)閉合曲線稱為磁滯回線,如圖2所示。 3、基本磁化曲線 對(duì)于同一鐵磁材料,設(shè)開始時(shí)呈去磁狀態(tài),依次選取磁化電流I1、I2、….In,則相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H1、H2、….H3,在每一磁化電流下反復(fù)交換電流方向〔稱為磁鍛煉,即在每一個(gè)選定的磁場(chǎng)值下,使其方向反復(fù)發(fā)生幾次變化〔如H1→- H1→H1→- H1….,這樣操作的結(jié)果,是在每一個(gè)電流下都將得到一條磁滯回線,最后,可得一組逐漸增大的磁滯回線。我們把原點(diǎn)O和各個(gè)磁滯回線的頂點(diǎn)a1、a2、….所連成的曲線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線,如圖3所示。 圖3基本磁化曲線 〔二利用示波器觀測(cè)鐵磁材料動(dòng)態(tài)磁滯回線測(cè)量原理 1、示波器

5、顯示B—H曲線原理線路 由上述磁滯現(xiàn)象可知,要觀測(cè)磁介質(zhì)磁滯現(xiàn)象及相應(yīng)的物理量,需要根據(jù)磁化過程測(cè)定材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。因此,測(cè)量裝置必須具備三個(gè)功能： ① 提供使樣品磁化的可調(diào)強(qiáng)度的磁場(chǎng)〔磁化場(chǎng) ② 可跟蹤測(cè)量與磁化場(chǎng)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度 ③ 可定量顯示樣品的磁化過程 圖4 磁滯回線的測(cè)量原理圖 圖4是利用示波器觀測(cè)鐵磁材料動(dòng)態(tài)磁滯回線測(cè)量裝置原理圖：首先將待測(cè)的鐵磁物質(zhì)制成一個(gè)環(huán)形樣品,在樣品上繞有原線圈即勵(lì)磁線圈N1匝,由它提供磁化場(chǎng)；在樣品上再繞副線圈即測(cè)量線圈N2匝,由它來跟蹤測(cè)量與磁化場(chǎng)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度；由示波器來定量顯示磁

6、化過程。 如圖4,設(shè)L為環(huán)形樣品的平均磁路長度,若在線圈N1中通過勵(lì)磁電流I1時(shí),此電流在樣品內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小根據(jù)安培環(huán)路定律: , 即：I1 R1兩端電壓U1為： U1= I1 R1= H <1> 由〔1式可知,若將電壓U1輸入示波器 X偏轉(zhuǎn)板時(shí),示波器上任一時(shí)刻電子束在X軸的偏轉(zhuǎn)正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度H。 為了追蹤測(cè)量樣品內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,在截面面積為S的樣品中纏繞副線圈N2,B可通過副線圈N2中由于磁通量變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε來測(cè)定。根據(jù)電磁感應(yīng)定律： 即： ε=->

7、 B=- 為了獲得與B相關(guān)聯(lián)的電壓數(shù)值〔因示波器只接收電壓,在副線圈上串聯(lián)一個(gè)電阻R2與電容C,電阻R2與電容C構(gòu)成一個(gè)積分電路,此時(shí)ε=iR2+Uc,適當(dāng)選擇R2與電容C,使R2 則電容兩端的電壓Uc為： Uc= <2> 由〔2式可知,若將電壓Uc輸入示波器的Y偏轉(zhuǎn)板,示波器上任一時(shí)刻電子束在Y軸的偏轉(zhuǎn)正比于樣品中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。 這樣,當(dāng)示波器處于X-Y狀態(tài),X偏轉(zhuǎn)板接U1,Y偏轉(zhuǎn)板接Uc,示波器屏上即可顯示磁化過程。 2、示波器的定標(biāo) 為了定量

8、研究磁化曲線、磁滯回線,必須對(duì)示波器定標(biāo)。即：確定示波器的X軸的每格代表多少H值,Y軸每格代表多少B。 在示波器X偏轉(zhuǎn)板上UX、Y偏轉(zhuǎn)板UY可準(zhǔn)確測(cè)量,且R1、R2、C都為已知的標(biāo)準(zhǔn)元件的情況下,設(shè) Sx為示波器X軸的電壓靈敏度,X為水平方向的位移格數(shù)；SY為示波器Y軸的電壓靈敏度,Y為垂直方向的位移格數(shù)；則： UX=SxX ； UY=SYY <3> 將〔3代入〔1、〔2得： H= <4> B= <5> 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 <一>