示波器观测动态磁滞回线
+《测磁滞回线》——用示波器观测动态磁滞回线讲义(教)
用示波器观测动态磁滞回线
【实验简介】
磁性材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器的铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料是最常见和最常用的磁性材料。它分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于矫顽力的大小不同。硬磁材料的剩磁和矫顽力大,因而磁化后,其磁感应强度可长久保持,适宜做永久磁铁。软磁材料的矫顽力小,但磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,故广泛用于电机、变压器、电器和仪表制造等工业部门。磁滞回线和磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。本实验将采用动态法测量磁滞回线。
【实验目的】
1. 掌握利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的方法;
2. 了解铁磁性材料的动态磁化特性;
3. 了解磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力等物理量的理解。
【实验仪器与用具】
磁特性综合测量实验仪(包括正弦波信号源,待测样品及绕组,积分电路所用的电阻和电容)。双踪示波器,直流电源,电感,数字多用表。
磁特性综合测量实验仪主要技术指标如下:
1) 样品1:锰锌铁氧体,圆形罗兰环,磁滞损耗较小。平均磁路长度l =0.130 m ,铁芯实验样品截面积S =1.24×10-4 m 2,线圈匝数:1N =150匝,2N =150匝;3N =150匝。
2) 样品2:EI 型硅钢片,磁滞损耗较大。平均磁路长度l =0.075 m ,铁芯实验样品截面积S =1.20×10-4 m 2,线圈匝数:1N =150匝,2N =150匝;3N =150匝。
3) 信号源的频率在20~200 Hz 间可调;可调标准电阻1R 、2R 均为无感交流电阻,
电学-用示波器测动态磁滞回线
用示波器测量磁 滞回线
深圳大学物理实验中心
一、实验目的
了解采用示波器测动态磁滞回线的原理 测定磁性材料的饱和磁感应强度BS,剩磁Br, 矫顽力HC的数值
实验目的
实验原理
实验仪器
实验内容和步骤
报告要求
二、实验原理
1、磁滞回线
HS:当H增加到这一值时, B 不再增加,达到饱和。
B Bm Br
B
B
B
O
H
H
O
H
实验目的
实验原理
实验仪器
实验内容和步骤
报告要求
二、实验原理
2、磁化原理
(1)、一般材料的磁化原理 B0
(a)无外磁场时
B/
(b)有外磁场时
(2)、铁磁质的磁化原理
B0
(a)无外磁场时
实验目的
实验原理
(b)有外磁场时 实验仪器 实验内容和步骤
报告要求
3、实验测量原理
R2
示波器
UC
C
n
C
Y
X
TH-MHC型磁滞回线实验仪
样品1 样品2
n
N
R2(Ω )
n
N
电源开关
Y
UB UH X
R1百度文库Ω )
U(V)
10.0k
~
C2
20μ F
磁性材料磁滞回线测定
实验仪器
▪ DM—1型磁滞回线测试仪 ▪ 数字示波器 ▪ 计算机
DM—1型磁滞回线测试仪
数字示波器
实验内容
一、观察动态磁滞回线 (1)观察面积由小到大向外扩张得动态变化
磁滞回线; (2)调节出饱与磁滞回线; (3)把饱与磁滞回线给打印出来,并在打印
图上标出Hm与Bm对应得电压值u`1与 u`c,以及Br与Hc对应得电压值uc与u1。
实验方法
由于铁磁材料磁化过程得不可逆性及具 有剩磁得特点,在测定磁化曲线与磁滞回 线时,必须对铁磁材料预先进行退磁,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小, 不可时增时减。
注意:为了得到最佳磁滞回线图形,R2 选择在100kΩ~ 140kΩ之间,以避免图形 发生畸变。
实验原理
当磁场H按“Hm -Hc -Hm 0 Hc Hm” 变化时,B所经历得相应变化就是“Bm Br 0 -Bm -Br 0 Bm”,于就是得到一条 闭合得B—H曲线,成为饱与磁化曲线。如图 一所示。而在磁化过程中,铁磁物质要消 耗额外得能量,并以热得形式从铁磁物质 中释放,这种损耗成为磁滞损耗。可以证 明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正 比。
实验内容
二、测量基本磁化曲线 (1)对被测磁性材料进行退磁; (2)对被测样品进行磁化到饱与,均匀减小磁化
电流(直到磁场消退),及时记录不同磁化电流 所对应磁滞回线顶点得坐标值。此过程要 求记录12至14组数据。
8+《测磁滞回线》——用示波器观测动态磁滞回线讲义(教705)
8+《测磁滞回线》——用示波器观测动态磁滞回线讲义(教705)
用示波器观测动态磁滞回线
【实验简介】
磁性材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器的铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料是最常见和最常用的磁性材料。它分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于矫顽力的大小不同。硬磁材料的剩磁和矫顽力大,因而磁化后,其磁感应强度可长久保持,适宜做永久磁铁。软磁材料的矫顽力小,但磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,故广泛用于电机、变压器、电器和仪表制造等工业部门。磁滞回线和磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。本实验将采用动态法测量磁滞回线。
【实验目的】
1. 掌握利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的方法;
2. 了解铁磁性材料的动态磁化特性;
1
1)
1
1
2) 信号源的频率在20~200 Hz 间可调;
可调标准电阻1R 、2R 均为无感交流电阻,1
R 的调节范围为0.1~11 Ω;2
R 的调节范围为1~110 kΩ。标准电容有0.1 μF ~11 μF 可选。
【实验原理】
1.铁磁材料的磁化特性
把物体放在外磁场H 中,物体就会被磁化。其内部产生磁场。设其内部磁化强度为M ,磁感应强度为B ,可以定义磁化率m χ和相对磁导率r μ表示物质被磁化的难易程度:
H M m =
χ H B r 0μμ=
其中,0μ是真空磁导率(270/104A N -⨯=πμ)。由于
)(0H M B +=μ,因此m r χμ+=1。物质的磁性按磁化率可
以分为抗磁性、顺磁性和铁磁性三种。抗磁性物质的磁化率为负值,通常在6510~10
动态磁滞回线测量
清华大学试验报告纸
系别 机械工程系 班级 机械51班 姓名 陈璞做实验日期 2007年3 月30日 教师评定
用示波器测动态磁滞回线
[实验目的]
(1) 了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法;
(2) 根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽
力Hc的数值;
(3) 进一步学习示波器显示利萨如图形的方法。
[实验原理]
利用示波器测动态磁滞回线的原理电路图如图所示。
将样品制成闭合的环形,其上均匀的绕有磁化线圈N1以及副线圈
N2。交流电压u加载磁化线圈上,线路上串联了一取样电阻R1。将R1两端的电压u1加到示波器的X输入端上。副线圈N2与电阻R2和电容R串联成一回路。电容C两端的电压u c加到示波器的Y输入端上。
1、u1与磁场强度H成正比
设环状样品的平均周长为l,磁化线圈的匝数为N1,磁化电流为i1(注意这是交流电的瞬时值),根据安培环路定律有Hl= N1 i1,即i1= Hl/ N1。而u1= R1 i1,所以可得
式中R1,l和N1皆为常数,可见u1与H成正比。它表明示波器荧光屏上的电子束偏转的大小与样品中的磁场强度成正比。
2、u c(Y输入)在一定条件下与磁感应强度B成正比
设样品的截面积为S,根据电磁感应定律,在匝数为的N2的副线圈中的
感应电动势应为
若副边回路中的电流为i2且电容C上的电量为q,则应有
在上式中已考虑到副线圈匝数N2较小,因而自感电动势可忽略不计。在选定线路参数时,有意将R2与C都选成足够大,使电容C上的电压降u c =q/C比起电阻上的电压降小到可以忽略不计。于是,公式可以近似为将关系式代入得到
用示波器观察铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
实验23 用示波器观察铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
磁性材料应用十分广泛,从永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等材料都采用磁性材料。基本磁化曲线和磁滞回线反映了磁性材料的主要特征。通过实验研究这些性质不仅可以掌握用示波器观察、测量磁化曲线和磁滞回线的基本方法,而且还可以从理论和实际应用上加深对磁性材料磁特性的认识。
铁、钴、镍及其众多合金,以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁材料。铁磁材料分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于剩磁B r 和矫顽力H c 的大小不同。硬磁材料的磁滞回线宽,剩磁、矫顽力大(达120~20000A/m 以上),因而磁化后,其磁感应强度可长久保留,适宜做永久磁铁。软磁材料的磁滞回线窄,矫顽力H c 一般小于120A/m ,但磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,因而广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性,也是设计电磁机构和仪表的重要依据之一。
本实验采用动态法测量磁滞回线。需要说明的是,用动态法测量的磁滞回线与静态磁滞回线是不同的,动态测量时除了磁滞损耗还有涡流损耗,因此动态磁滞回线的面积要比静态磁滞回线的面积大一些。另外涡流损耗还与交变磁场的频率有关,所以测量的电源频率不同,得到的B —H 曲线是不同的,这可以在实验中清楚地从示波器上观察到。 【实验目的】
1、 掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对铁磁材料的主要物理量——矫顽力,剩
磁和磁导率的理解;
2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线。 【实验原理】 1、磁化曲线。
用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线_实验报告
图1 起始磁化曲线和磁滞回线 用示波器观察铁磁材料动态磁滞回线
【摘要】铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类,铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线,反映该材料的重要特性。软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线。矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r P 等参数均可以从磁滞回线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据。
【关键词】磁滞回线 示波器 电容 电阻 Bm Hm Br H
【引言】铁磁物质的磁滞回线能够反映该物质的很多重要性质。本实验主要运用示波器的X 输入端和Y 输入端在屏幕上显示的图形以及相关
数据,来分析形象磁滞回线的一些因素,并根据
数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线。
【实验目的】
1. 认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典
型的铁磁物质的动态磁化特性。
2. 测定样品的H D 、B r 、B S 和(H m ·B m )等参
数。
3. 测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。
【实验仪器】
电阻箱(两个),电容(3-5微法),数字万用表,示波器,交流电源,互感器。 【实验原理】
铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材
料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物
(铁氧体)均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率μ很高。另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。
图中的原点O 表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B =H =O ,当磁场H 从零开始增加时,磁感应强度B 随之缓慢上升,如线段oa 所示,继之B 随H 迅速增长,如ab 所示,其后B 的增长又趋缓慢,并当H 增至H S 时,B 到达饱和值B S ,oabs 称为起始磁化曲线。图1表明,当磁场从H S 逐渐减小至零,磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O ”点,而是沿另一条新的曲线SR 下降,比较线段OS 和SR 可知,H 减小B 相应也减小,但B 的变化滞后于H 的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H =O 时,B 不为零,而保留剩磁Br 。
物理实验报告2_用示波器测动态磁滞回线
实验名称:用示波器测动态磁滞回线
实验目的: a .研究铁磁材料的动态磁滞回线
b .了解采用示波器测动态磁滞回线的原理;
c .利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度s B 、剩磁r B 、矫顽力c H 的值。
实验仪器: V252双踪示波器、自耦变压器、隔离变压器、互感器毫安表、电容等。
实验原理和方法:
铁磁材料除了具有高的导磁率外,另一重要的特点就是磁滞。当材料磁化时,磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关,而且与以前的磁化状态有关。
如右图所示,曲线OA 表示铁磁材料从没有磁性开始
磁化,磁感应强度B 随H 增加,称为磁化曲线。当H 增加到某一值S H 时,B 的增加速度将极其缓慢。和前段曲线相比,可看成B 不再增加,即达到磁饱和。当磁性材料磁化后,如H 减小,B 将不沿原路返回,而是沿另外一条曲线r A 下降。如果H 从S H 变到-S H ,再从-S H 变回S H ,B 将随H 变化而形成一条磁滞回线。其中当H = 0时,r B B =。r B 称为剩余磁感应强度。要使磁感应
强度为零,就必须加一反向磁场-c H ,c H 称为矫顽力。按一般分类,矫顽力小的称为软磁材料,大的称为硬磁材料。必须注意的是:反复磁化(S S S H H H →-→)的开始几个循环内,每次循环的回路才相同,形成一个稳定的磁滞回线。只有经过“磁锻炼”后所形成的磁滞回线,才能代表该材料的磁滞性质。
由以上可知,要测定材料的磁滞回线,需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度H 及其相应的磁感应强度B 。
磁性材料的磁滞回线能较全面地反应该材料的磁特性,譬如剩磁r B 、矫顽力c H 等。因此,实用上常常借助磁滞回线来粗略了解材料的磁特性。测量磁滞回线的基本线路图如下图所示:
动态磁滞回线的测量实验报告(一)
动态磁滞回线的测量实验报告(一)
动态磁滞回线的测量实验报告
实验概述
•实验目的:测量物质的动态磁滞回线,并分析其磁滞特性。
•实验设备:磁滞计,电磁铁,示波器等。
•实验步骤:
–步骤一:连接电磁铁和示波器,并设置示波器的测量范围和采样率。
–步骤二:调节电磁铁的电流,使其从零开始逐渐增加,记录示波器上的磁场变化曲线。
–步骤三:减小电磁铁的电流至零,并逆向增加电流,记录示波器上的磁场变化曲线。
–步骤四:分析记录到的数据,绘制物质的动态磁滞回线图。实验结果
•在示波器上观察到了物质的动态磁滞回线图形。
•磁滞回线图显示了物质在不同磁场强度下的磁化过程,具有磁滞特性。
•通过测量磁滞回线的形状和宽度,可以了解物质的磁化能力和磁滞损耗情况。
实验分析
•根据磁滞回线图形的不同,可以判断物质的磁滞性质。
•如果磁滞回线呈现出狭窄而对称的椭圆形,说明物质具有良好的磁滞特性。
•如果磁滞回线呈现出扁平或不对称的形状,则说明物质的磁滞效应较小。
实验总结
•动态磁滞回线测量实验是研究物质磁滞特性的重要手段。
•通过测量磁滞回线,可以了解物质的磁化能力和磁滞损耗情况。•研究物质的磁滞特性对于电磁材料的应用具有重要意义。
参考资料
•XXXX,XXXXXXXXX。
•XXXX,XXXXXXXXX。
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用示波器测动态磁滞回线、磁场测量实验报告范文
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
(动态磁滞回线实验)
磁性材料在科研和工业中有着广泛的应用,种类也相当繁多,因此各种材料的磁特性测量,是电磁学实验中一个重要内容。磁特性测量分为直流磁特性测量和交流磁特性测量。本实验用交流正弦电流对磁性材料进行磁化,测得的磁感应强度与磁场强度关系曲线称为动态磁滞回线,或者称为交流磁滞回线,它与直流磁滞回线是有区别的。可以证明:磁滞回线所包围的面积等于使单位体积磁性材料反复磁化一周时所需的功,并且因功转化为热而表现为损耗。测量动态磁滞回线时,材料中不仅有磁滞损耗,还有涡流损耗,因此,同一材料的动态磁滞回线的面积要比静态磁滞回线的面积稍大些。本实验重点学习用示波器显示和测量磁性材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的方法,了解软磁材料和硬磁材料交流磁滞回线的区别。 一.实验目的
1. 了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对铁磁材料的重要物理量矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2. 用示波器测量软磁材料(软磁铁氧体)的磁滞回线和基本磁化曲线,求该材料的饱和磁感应强度m B 、剩磁r B 和矫顽力c H 。
3. 学习示波器的X 轴和Y 轴用于测量交流电压时,各自分度值的校准。
4. 用示波器显示硬铁磁材料(模具钢12Cr )的交流磁滞回线,并与软磁材料进行比较。
二. 实验原理
(一)铁磁物质的磁滞现象
铁磁性物质的磁化过程很复杂,这主要是由于它具有磁性的原因。一般都是通过
测量磁化场的磁场强度H 和磁感应强度B 之间关系来研究其磁化规律的。
如左图所示,当铁磁物质中不存在
磁化场时,H 和B 均为零,在H B -图中则相当于坐标原点O 。随着磁化场
实验 43 用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
实验43 用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
铁磁材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用各种特性的铁磁材料.铁磁材料多数是铁和其它金属元素或非金属元素组成的合金以及某些包含铁的氧化物(铁氧体),他们除了具有高的磁导率外,另一重要的磁性特点就是磁滞.铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线表征了磁性材料的基本磁化规律,反映了磁性材料的基本磁参数,对铁磁材料的应用和研制具有重要意义.根据磁滞回线的不同,可将铁磁材料分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于矫顽磁力Hc的大小不同.硬磁材料的磁滞回线宽,剩磁和矫顽磁力大(大于102A/m),因而磁化后,其磁感应强度可长久保持,适宜做永久磁铁.软磁材料的磁滞回线窄,矫顽磁力Hc一般小于102A/m,但其磁导率和饱和磁感强度大,容易磁化和去磁,故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门.
本实验通过示波器来观测不同磁性材料的磁滞回线和基本磁化曲线,以加深对材料磁特性的认识.
【实验目的】
1. 掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对铁磁材料的主要物理量:矫顽力、剩磁和磁导率的理解.
2. 学会用示波器法观测基本磁化曲线和磁滞回线.
3.根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度B s、剩磁B r和矫顽力H c的数值.
4.研究不同频率下动态磁滞回线的区别.
5.观测不同磁性材料的磁滞回线,比较磁滞回线的变化.
【实验仪器】
DH4516N型动态磁滞回线测试仪,示波器.
【实验原理】
1.磁化曲线
如果在电流产生的磁场中放入铁磁物质,则磁场将明显增强,此时铁磁物质中的磁感应强度比单纯由电流产生的磁感应强度增大百倍,甚至在千倍以上.铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B有如下的关系:
用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线(实验报告)
1
2源自文库
3
4
5
6
7
8
9
10
11
X/格
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0
-1.00
-2.00
-3.00
-400
-5.00
H/(A/m)
Y1/格
Y2/格
B1/mT
B2/mT
计算HS=;BS=;HC=
4、样品2磁滞回线图形
(四)测量样品的基本磁化曲线(选择样品1)
先将样品退磁, 然后从零开始不断增大电流,记录各磁滞回线顶点的 B 和 H 值,
②示波器处于测量信号波形状态,使示波器辉度适中;调节X、Y位移旋钮使光点居中
③用标准信号校准示波器X、Y轴灵敏度旋钮,(注意:三个微调旋钮逆时针旋到底)
请在下图中画出信号源输出信号的波形图,并计算其周期:
(二)显示和观察两种样品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号下的磁滞回线图形
1、实验准备
六、课后题
1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线,当调节X、Y电压灵敏度时,磁滞回线形状是否改变?饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS、矫顽力、磁化曲线数值是否改变?
即:ε=- )
B=-
为了获得与B相关联的电压数值(因示波器只接收电压),在副线圈上串联一个电阻R2与电容C,电阻R2与电容C构成一个积分电路,此时ε=iR2+Uc(i为感生电流,Uc为积分电容两端电压),适当选择R2与电容C,使R2 则电容两端的电压Uc为:
[大学物理实验]用示波器测动态磁滞回线
用示波器测动态磁滞回线
(本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》)
工程技术中有许多仪器设备,大的如发电机和变压器,小的如手表铁心和录音磁头等,都要用到铁磁材料。而铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性。本实验中用交流电对材料样品进行磁化,测得的B-H 曲线称为动态磁滞回线。测量磁性材料动态磁滞回线方法较多,用示波器法测动态磁滞回线的方法具有直观、方便、迅速以及能够在不同磁化状态下(交变磁化及脉冲磁化等)进行观察和测量的独特优点,所以在实验中被广泛利用。
本实验要求掌握铁磁材料磁滞回线的概念和用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法。 试验原理
1.铁磁材料的磁滞性质
铁磁材料除了具有高的磁导率外,另一重要的特点就是磁滞。当材料磁化时,磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关,而且决定于磁化的历史情况,如图2.3.2-1所示。曲线OA 表示铁磁材料从没有磁性开始磁化,磁感应强度B 随H 的增加而增加,称为磁化曲线。当H 增加到某一值H S 时,B 几乎不再增加,说明磁化已达到饱和。材料磁化后,如使H 减小,B 将不沿原路返回,而是沿另一条曲线ACA 下降。当H 从-H S 增加时,B 将沿A ’C ’A 曲线到达A ,形成一闭合曲线称为磁滞回线,其中H=0时,
r B B ,B r
称为剩余磁感应强度。要使磁感应
强度B 为零,就必须加一反向磁场-H c , H c 称为矫顽力。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。
由于铁磁材料的磁滞特性,磁性材料所处的某一状态必然和它的历史有关。为了使样品的磁特性能重复出现,也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态(H=0,B=0)开始,在测量前必须进行退磁,以消除样品中的剩余磁性。
铁磁材料动态磁滞回线的观测和研究的实验报告
铁磁材料动态磁滞回线的观测和研究的实验报告
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线【实验目的】1认识铁磁物质的磁化规律比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。2测定样品的基本磁化曲线作H 曲线。3测定样品的Hc、Br、Bm和
Hm�6�1Bm等参数。4测绘样品的磁滞回线。【实验原理】1起始磁化曲线和磁滞回线铁磁物质是一种性能特异用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物铁氧体均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化故磁导率很高。另一特征是磁滞即磁化场作用停止后铁磁质仍保留磁化状态图2-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。图2-1 铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线图2-2 同一铁磁材料的一簇磁滞回线图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态即BH0当磁场H从零开始增加时磁感应强度B随之缓慢上升如线段Oa所示继之B随H迅速增长如ab所示其后B的增长又趋缓慢并当H增至Hm时B到达饱和值BmOabs称为起始磁化曲线。图2-1表明当磁场从Hm逐渐减小至零磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点而是沿另一条新的曲线SR下降比较线段OS和SR可知H减少B相应也减小但B 的变化滞后于H的变化这现象称为磁滞磁滞的明显特征是当H0时B 不为零而保留剩磁Br。当磁场反向从0逐渐变至Hc时磁感应强度B消失说明要消除剩磁必须施加反向磁场Hc称为矫顽力它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力线段RD称为退磁曲线。图2-1还表示当磁场按Hm→0→Hc→-Hm→0→Hc→Hm次序变化相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS’R’D’S变化这闭合曲线称为磁滞回线。
实验4-7动态磁滞回线和磁化曲线的测量动态磁滞回线和磁化曲线的测量
实验4-7动态磁滞回线和磁化曲线的测量
动态磁滞回线和磁化曲线的测量
指南
预习指南
铁磁材料包括铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体),在外磁场的作用下,能被强烈磁化,磁导率很高并随磁场变化,当外磁场撤掉以后,铁磁材料仍具有一定的磁性,磁化规律复杂。铁磁材料具有的这种保持原定磁化状态的性质称为磁滞。研究铁磁材料的磁化规律,一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之间的关系来进行的。
实验中要了解示波器显示和观察动态磁滞回线的原理与方法,掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理与方法,学会根据磁滞回线确定铁磁材料的矫顽力、剩磁、饱和磁感应强度、磁滞损耗等磁化参数,学习测量磁性材料磁导率的一种方法,理解铁磁材料的磁化规律和主要特性。
该实验是一个综合物理实验,难度系数:1.00,适合自动化、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、过程装备与控制工程、材料成型及控制工程、数学、信息、车辆工程、安全、计算机等专业以及对近代物理理论和实验感兴趣的同学选做。
实验内容
1、线路连接
选择测试样品,正确连接实验线路(实验室已连接好,只需选择好待测样品即可),调整好双踪示波器。
2、观测样品的磁滞回线
(1)退磁。顺时针方向转动励磁电压旋钮,使其从0V 增加到3V,再逆时针方向转动电压旋钮,从3V 降至0,消除剩磁,使样品处于磁中性状态。
(2)观察磁滞回线。调节示波器各旋钮使光点处于坐标原点,选择Ω=5.21R ,励磁电压选取一个合适的值,调节示波器的X 轴和Y 轴灵敏度,使屏幕上显示大小合适的磁滞回线.若出现畸变,可适当降低励磁电压.
简述示波器测量磁滞回线的过程
磁滞回线是物质在外加磁场下,磁化强度随外磁场的变化而发生变化的规律。通过测量磁滞回线,可以了解材料的磁性能和磁滞损耗等重要参数,对于材料的选取和应用具有重要意义。现代科学技术中广泛应用的示波器,可以通过适当的调节和连接,对磁滞回线进行测量和分析。
示波器测量磁滞回线的过程可以分为以下几个步骤:
1. 准备工作
在进行磁滞回线测量之前,首先需要对示波器进行基本的准备工作。包括接通电源,确认示波器各项参数的设定,校准示波器等操作。
2. 调节示波器参数
在测量磁滞回线之前,需要对示波器的各项参数进行合适的调节。需要调节示波器的触发电平、时间基准、电压增益等参数。通过合适的参数设置,可以使示波器显示出被测磁滞回线的特征。
3. 连接被测样品
将待测的磁性材料样品和相应的传感器连接到示波器上。传感器可以是磁场传感器、磁感应线圈或者霍尔元件等。通过传感器的信号,示波器可以实时地显示出样品在外加磁场下的磁化强度变化。
4. 施加外磁场
通过外加磁场的方式,可以使被测样品在一定的磁场范围内发生磁化
变化。可以通过电磁铁、永磁体或者其他磁场源来施加外磁场。示波
器可以实时地记录并显示出样品在外磁场作用下的磁化强度变化情况。
5. 观察和记录磁滞回线
在施加外磁场的过程中,示波器会实时地显示出样品的磁化强度随外
磁场的变化情况,形成磁滞回线的图像。通过仔细观察和记录示波器
显示的图像,可以得到样品的磁滞回线特征参数,如剩磁、矫顽力、
磁滞损耗等重要信息。
6. 分析和处理数据
获得磁滞回线的图像数据后,可以通过示波器自带的数据处理功能或
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示波器观测动态磁滞回线
一、用示波器观测动态磁滞回线简介:
1. 实验原理。
参照《新编基础物理实验》实验四十三《磁滞回线的测量》的实验原理。
2. 测量电路。
3. 相关公式
1R 1
1N H R u =l 2C 2R C B N S
u = l ,铁磁样品的磁路长度;S ,铁磁样品磁路的横截面积;N 1,N 2,初级、次级绕组匝数。
对样品1(铁氧体):l = 0.130m ,S = 1.24×10-4 m 2 ,N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。 对样品2(硅钢片):l = 0.075m ,S = 1.20×10-4 m 2 ,N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。
4. 名词术语:
1) 磁中性状态:磁化场H 为零时磁感应强度B 也为零的状态,称为磁中性状态。
对铁磁样品加一个振幅足够大的交变磁场,并逐渐将振幅减小到零,铁磁样品即可被磁中性化。
2) 磁滞回线:磁化场H 循环变化时(-H 0H + )B 的变化轨迹称为磁滞回
线。它是相对于原点对称的闭合曲线。(样品测量前需要先磁中性化)
3) 饱和磁滞回线:磁化场H 在循环变化过程中可以达到足够大,使铁磁材料的磁化强度0B
M H μ=−随H 的增大不再增大,由这样的循环变化磁化场得到的
磁滞回线称为饱和磁滞回线。
饱和磁滞回线上磁感应强度最大的值称为饱和磁感强度,用B S 表示。
饱和磁滞回线上B=0所对应的磁化场称为矫顽力,用H C 表示。
饱和磁滞回线上H=0所对应的磁感应强度称为剩余磁感应强度,用B r 表示。
4) 基本磁化曲线:将振幅不同的循环变化磁化场下所得到的磁滞回线的顶点连接
起来的曲线。(样品测量前需要先磁中性化)
5) 起始磁导率i μ:磁导率μ定义为0B H
μμ=,通常铁磁材料的μ是温度T 、磁化场H 、频率f 的函数。在很低的磁化场下,磁化是可逆的,H 和B 之间呈线性关系,没有滞后现象,在此区域中,磁导率为常数,该磁导率称为起始磁导率,即i H 00
B lim H μμ→=。 6) 可逆磁导率r μ:当一个直流磁场H 和一个很弱的交变磁场h
同时作用在铁磁材料上时,直流磁场H (也称为直流偏磁场)使铁磁材料偏离磁中性化状态,h
引起磁感应强度B 的交流变化b 。当h 0→ 时,由h 产生的退化磁滞回线(即一条斜线)的斜率与0μ的比值称为可逆磁导率r μ,即00
lim r h b h μμΔ→Δ=Δ,其中h Δ和b Δ分别是h 和b 的变化范围。r
μ是H 的函数,一般H 越大,r μ越小。
二、实验内容:
1. 观测样品1(铁氧体)的饱和磁滞回线。
1) 取1R 2.0=Ω,2R =50k Ω,C 10.0F μ=,100Hz f =,调节励磁电流大小
及示波器的垂直、水平位移旋钮,在示波器显示屏上调出一个相对于坐标原点对称的饱和磁滞回线。在回线的上半支上,从-B S 到B S 选取9个以上测量点(其中必须包括S B ,B 0=,H 0=三个点),测量各点的H 和B 。根据测量的数据在坐标纸上画出饱和磁滞回线。给出S B ,r B ,C H 的测量值。
2) 保持1R ,R 2C 不变,测量并比较f =50Hz 和150Hz 时的r B 和C H 。
3) 取1R 2.0=Ω,f =50Hz ,励磁电流0.2A m I =,积分常数R 2C 分别为0.01秒、
0.05秒、0.5秒时,观察并粗略画出不同积分常数下李萨如图形的示意图。
2. 测量样品1(铁氧体)的基本磁化曲线。(测量前需要先对样品进行磁中性化。)
1) 取1R 2.0=Ω,2R =50k Ω,C 10.0F μ=,100Hz f =。若S H 是与S B 对应
的磁化场,让H 从0到S H 单调增加,测量并画出基本磁化曲线(至少25个测量点)。
2) 根据测量数据计算并画出H μ−曲线。
3. 测量样品1(铁氧体)的起始磁导率和在不同直流偏置磁场下的可逆磁导率。(测量
前需要先对样品进行磁中性化。)
参数设置为:1R 2.0=Ω,2R =20k Ω,C 2.0F μ=,100Hz f =。
1) 不加直流偏置磁场,测起始磁导率i μ。(测量时,需调交流信号源幅度使交流
磁场h 足够小,并调示波器偏转因数,使屏幕上出现线状的李萨如图形。)
2) 让直流偏磁场H 从0到S H 单调增加,测量对应于每个H 的可逆磁导率r μ。
画出r H μ−曲线(至少10个点)。(!!!注意:数字电表选“20A ”电流插孔,20A 量程)
4. 测量并画出样品2(硅钢)在给定交变磁化场(幅度H m =400A/m )下的磁滞回线,
参数设置为:1R 2.0=Ω,2R =50k Ω,C 10.0F μ=。
1) 测量并画出f =50Hz 的磁滞回线。确定m B ,r B ,C H 。
2) 观察f =20Hz ,40Hz ,60Hz 时磁滞回线的变化规律。测量f =20Hz ,40Hz ,60Hz
的m B ,r B ,C H 。
三、思考题
1. 铁磁材料的动态磁滞回线与静态磁滞回线在概念上有什么区别?铁磁材料动态磁
滞回线的形状和面积受哪些因素的影响?
2. 本实验中,电路参数应怎样设置才能保证1R C u
u ∼所形成的李萨如图形正确反映材料动态磁滞回线的形状?
3. 实验中如何判断磁滞回线绕行方向?(提示:李萨如图形的X 和Y 信号哪个相位
超前?)