2016磁滞回线的测量(实验报告)(1)

2016磁滞回线的测量(实验报告)(1)

石家

庄铁道大学物理实验中心

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实验名称： 用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线

姓 名 学 号 班 级 桌 号

教 室 基础教学楼1101

实验日期 2016年 月 日 节

一、实验目的：

1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。

2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。

3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。

4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。

二、实验仪器

1.双踪示波器

2.DH4516C型磁滞回线测量仪

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三、实验原理

（一）铁磁物质的磁滞现象

铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几个重

要概念

1、饱和磁感应强度B S、饱和磁场强度H S和磁

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化曲线

铁磁材料未被磁化时，H 和B 均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则铁磁材料内部的磁场强度H 与磁感应强度B 也随之变大，其B-H 变化曲线如图1（OS ）曲线所示。到S 后，B 几乎不随H 的增大而增大，此时，介质的磁化达到饱和。与S 对应的H S 称饱和磁场强度，相应的B S 称饱和磁感应强度。我们称曲线OS 为磁性材料的磁化曲线。

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图 1 磁性材料的磁化曲线

图2 磁滞回线和磁化曲线

2、

磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线

当铁磁质磁化达到饱和后，如果使H 逐步退到零，B 也逐渐减小，但B 的减小“跟不上”H 的减小（B 滞后于H ）。即：其轨迹并不沿原曲线SO ，而是沿另一曲线Sb 下降。当H 下降为零时，B 不为零，而是等于B r ，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现象叫磁滞现象，B r 叫剩磁。若要完全消除剩磁B r ，必须加反向磁场，当B =0时磁场的值H c

为铁磁质的矫顽力。

当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化

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曲线成为一闭合曲线，这个闭合曲线称为磁滞回线，如图2所示。 3、基本磁化曲线

对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流I 1、I 2、….I n ，则相应的磁场强度为H 1、H 2、….H 3，在每一磁化电流下反复交换电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选定的磁场值下，使其方向反复发生几次变化（如H 1→- H 1→H 1→- H 1….），这样操作的结果，是在每一个电流下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞回线。我们把原点O 和各个磁滞回线的顶点a 1、a 2、….所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁化曲线，如图3所示。

图3基本磁化曲线

（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理

1、示波器显示B—H曲线原理线路

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由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量装置必须具备三个功能：

①提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁

化场）

②可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度

③可定量显示样品的磁化过程

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图 4 磁滞

回线的测量原理图

图4是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回

线测量装置原理图：首先将待测的铁磁物质制成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈N 1匝，由它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈N 2匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化过程。

如图4，设L 为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N 1中通过励磁电流I 1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H 的大小根据安培环路定律:

，

即：I

1

R

1两端电压U

1

为： U

1

= I

1

R

1

= H

(1)

由（1）式可知，若将电压U

1

输入示波器 X偏转

板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正

比于磁场强度H。

为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截

面面积为S的样品中缠绕副线圈N

2

，B可通过副线

圈N

2

中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε

来测定。根据电磁感应定律：

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R

2

与电

容C，电阻R

2

与电容C构成一个积分电路，此时ε