2010软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量

d d dB 2 N2 N2S dt dt dt
当 R 2
（2）
1 时， 2fC
I2
2
R2
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电容C两端的电压：
Q 1 Uy C C
（2）代入（3）
1 I 2 dt CR2
在坐标纸上做出基本磁化曲线和饱和磁
滞回线.
给出Hm 、Hc、Bs、Br的实验结果.
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实验步骤
熟悉示波器各旋钮的作用，对X轴和Y轴分别进行定标，校正 X轴和Y轴上每格表示的电压值后即可以进行测量。 auto X－Y
AC
X－Y
AC
X－Y 屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮的状态 北方民族大学物理实验中心
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正确连接线路，在确认变压器的输出为0伏后，接通电源； 逐渐升高隔离变压器的输出电压，调节示波器的电压分度 旋钮，使磁滞回线充满整个屏幕; 将隔离变压器电压调 至80V左右，调节示波器的电压分度旋钮，使磁滞回线充 满整个屏幕；
连接处的两条曲线变得重合.
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思考题：
如果测量前没有将材料退磁，会出现 什么情况？
用磁路不闭合的样品进行测量会导致 什么结果？
测量时磁场H是正弦变化的，磁感强度 B是否按正弦规律变化？反之，若磁感强 度B是正弦变化的，磁场H是否也按正弦 规律变化？
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实验设计思想
为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正 比的Uy值，采用电阻R2和电容C组成的积分电路。
线圈N1中交变磁场H在铁磁材料中产生交变的磁 感应强度B，因此在线圈N2中产生感应电动势，其大 小用公式（2）表示:
1、 B与H的关系
特点： 复杂的非线性曲线

以H为横坐标，B为纵坐标， 画出B随H的变化曲线，这条 曲线称为初始磁化曲线。 当H增大到某一值Hm后，B几 乎不再变化，这时铁磁材料 的磁化状态为磁饱和状态。 此时的磁感应强度Bs叫做饱 和磁感应强度。
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基本磁化曲线和磁滞回线
对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化， 可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的顶点联接 起来，所得的曲线被称为基本磁化曲线。 B
B
Bs
Br c Hc b' a' Hm a
H
H
1
H
2
H
3
H
起始磁化 曲线
磁滞回 线
基本磁化 曲线 北方民族大学物理实验中心
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软磁材料磁滞回线 和基本磁化曲线的测量
北方民族大学物理实验中心
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铁磁物质是一种性能特异，用途广泛
的材料，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。

2
dt
（3）
N2 S Uy CR2
N2 S dB dt dt CR2

B
0
N2 S dB B （ 4） CR2
该式表明示波器垂直偏转板上的电压，即 电容两端的电压Uy是正比例于磁感应强度B的。
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实验内容

起始磁化曲线图
2 磁滞现象
特点：铁磁材料的磁化过程是不可逆的。
a
当铁磁质达到饱和后， 减小H，B沿图ab下降；
当H=0时B≠0，这说 明铁磁材料还残留一 定值的磁感应强度Br， 称为剩磁 若要使铁磁物质完全 退磁，即B=0，必须 加一个反方向磁场Hc， 称为矫顽力
Br b
c
-Hc -Br
d
f
e
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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 测量外磁场的磁场强度H与感应磁场强度B之间的 关系来进行的。
起始磁化曲线图
磁滞回线图
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实验器材:
COS5020示波器
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实验原理
隔离变压器 220V N1 i1 R1 Ux Y N2 示波器 Uy R2
i2
C
X
示波器显示B—H曲线的原理和线路
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实验值 (单位)
剩磁Br
矫顽力Hc 饱和磁感 应强度Bs 饱和磁场 强度Hm
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注意事项
测量前检查示波器两通道的垂直微调旋
钮是否在校准位置. 确定软磁材料饱和时对应隔离变压器的
电压，饱和时示波器上类磁滞回线的尖端
H
|Hm|逐步减少，使样品沿着面
积一条比一条小的磁滞回线回
退磁
到原点。
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实验步骤

将磁场由0(电压为0)开始，逐步(电压每10V 变化一步)增加至B达到饱和，记下每一步 磁滞回线定点的坐标a(x, y)及所对应的电压 分度值.
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矩磁铁氧体材料
实验目的
了解有关铁磁性材料性质的知识； 了解用示波器动态测量软磁材料磁滞 回 线和基本磁化曲线的原理； 学习并体会物理实验方法中的转换测 量法； 掌握用示波器动态测量软磁材料磁滞 回线和基本磁化曲线的方法.
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0
10
20
30
…
…
…
…
x(格数) y(格数) x(V/格)
y(V/格)
Ux(V) Uy(V)
H（A/m）
数据记录
表2 Hm、 Hc、Bs、Br的测量数据
名称 坐标（格数） >0 <0
坐标源自文库均 值(格数)
对应的电 压值(V)

在饱和磁滞回线上记录Hm、 Hc、Bs、Br的 坐标，测量时应在>0、<0两点进行测量， 取平均值.
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数据记录
表1 软磁材料基本磁化曲线绘制的测量数据
隔离变压器电压值 （ V） 磁滞回线 定点坐标 对应的电 压分度值 对应的电 压值 B(T)
a(x, y)
CH1通 CH2通
道的 电压 分度 旋钮
道的 电压 分度 旋钮 北方民族大学物理实验中心
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实验步骤
测量初始磁化曲线必须由原 始状态H＝0，B＝0开始，因 此测量前必须对待测样品进行
B
退磁， 以消除剩磁。退磁的方
法如图所示，须在Hm之间对 样品进行反复磁化的过程中让
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实验器材: GY-4隔离变压器
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实验器材: CZ-2磁质回线装置
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H
特点 剩余磁感应强度 大，矫顽力大，不容易 磁化，也不容易退磁， 磁滞回线宽，磁滞损耗 大。 应用 作永久磁铁，永 磁喇叭等。
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硬磁材料
矩磁材料
B
特点
磁滞回线呈矩 形状
O
H
应用 作计算机中的 记忆元件，磁化时极 性的反转构成了“0” 与“1”的物理载体。
实验设计思想
如果希望在示波器上显示出被测铁磁材料的磁 滞回线，必须使输入到示波器X偏转板上的电压Ux 与磁场强度H成正比，同时使输入到示波器y偏转板 上的电压Uy与铁磁材料中的磁感应强度B成正比 根据安培环路定律，磁场强度H的大小为：
N1i1 N1 H Ux l R1l
（1）
该式表明了在交变磁场下，任一时刻输入到示 波器上的电压降Ux与磁场强度H 成正比。
软磁材料
B
特点 磁导率大，矫顽 力小，容易磁化，也容 易退磁，磁滞回线包围 面积小，磁滞损耗小。 O
H
应用 硅钢片，作变压 器、电机、电磁铁的铁 芯，铁氧体(非金属)作 高频线圈的磁芯材料。
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软磁材料
硬磁材料
B
O