基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量-南京理工大学
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
磁化曲线和磁滞回线是铁磁材 料分类和选用的主要依据，图4为 常见的两种典型的磁滞回线，其中 软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、 剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变 压器、电机、和交流磁铁的主要材 料。而硬磁材料的磁滞回磁滞回线 较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来 制造永磁体。
图4 不同铁磁材料 的磁滞回线
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
3) 示波器显示B-H曲线的原理和线路
图5 实验线路
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
根据安培环路定律，样品的磁化场强为：
Ni1 N H U1 L LR1
式中N为励磁绕组，R1为励磁电流取样电阻，U1是交 流励磁电压，Ｌ为样品的平均磁路长度。 根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场下样品的 磁感应强度B是测量绕组n和R2C2电路给定的：
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
图7 退磁示意图
图8Leabharlann BaiduU2和B的相位差等因素引起的畸变
3) 观察样品在50HZ交流信号下的磁滞回线：开启 示波器电源，调节示波器上“X”、“Y”位移旋钮，使 光点位于坐标网格中心，调节励磁电压U和示波器的 X和Y轴灵敏度，使显示屏上出现大小合适、美观的磁 滞回线图形（若图形顶部出现编织状的小环，如图8 所示，这时可降低U予以消除）。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
4) 观察基本磁化曲线：按步骤2对样品进行退磁，从 U=0开始，逐渐提高励磁电压，将在显示屏上得到面积 由小到大一个套一个的一蔟磁滞回线。这些磁滞回线顶 点的连线，就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波 器，便可观察到该曲线的轨迹。 5) 测绘基本磁化曲线，并据此描绘μ-H曲线：接通实验 仪的电源，对样品进行退磁后，依次测定 U = 0，0.2， 0.4，0.6…3.0V时的若干组H和B值，作B-H和μ-H曲线。 6) 令U = 3.00V，R1＝2.5Ω测定样品的BS、Br、HD等 参数：从已标定好的示波器上读取UX(UH)、UY(UB)值 （峰值），计算相应的H和B，逐点描绘作B-H曲线。 再由磁滞回线测定样品的BS、Br、HD等参数。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
谢谢！
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
5．实验数据记录 1) 作B-H基本磁化曲线与μ-H曲线 2) 描绘动态磁滞回线并计算样品的BS、Br、HD 参数。
6．思考题 1) 为什么要退磁？如果不退磁，对实验结果会 有什么影响？ 2) 为什么测绘磁滞回线时，励磁电压不宜过高 或过低？
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
4．实验内容及步骤 1) 电路连接：选择样品，按实验仪上所给的电路 接线图连接好线路。令R1＝2.5Ω，置励磁电压U于 0位。UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输 入”，插孔“⊥”为接地公共端。 2) 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退 磁，顺时针方向转动电压U的调节旋钮，观察数字 电压表可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针 方向转动电压U的调节旋钮，将U逐渐从最大值调 为0，这样做的目的是消除剩磁，确保样品处于磁 中性状态，即B＝H＝0，如图7所示。
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
2．实验原理 1) 磁滞回线
图1 铁磁质起始磁化 图2 同一铁磁材料的 图3 铁磁材料µ与H 曲线和磁滞回线 一簇磁滞回线 关系曲线
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
当磁场按Hs→O→-HD→-Hs→O→HD→Hs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。 2) 磁化曲线 当初始态为H＝B＝0的铁磁材料，在交变 磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面 积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，其中最 大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线，如图2所 示，这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的 基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率 μ=B/H，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是 常数而是随H而变化（如图3所示）
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
实验一 基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量
1．实验目的 1) 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型铁磁物 质的动态磁化特性。 2) 测定样品的基本磁化曲线，并作出μ-H曲线。 3) 测定样品的HD、Br、Bs等参数。 4) 学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
C 2 R2 B U2 nS
式中U2为积分电容C2两端电压，S为样品的截面积。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
3．实验仪器 磁滞回线实验仪、数字万用表、示波器等。
将图5中的U1(UH)和U2(UB)分别加到示波器的 “X输入”和“Y输入”便可观察样品的动态磁滞回 线；接上数字电压表则可以直接测出U1(UH)和 U2(UB)的值，即可绘制出B-H曲线；通过计算可测 定样品的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力HD以 磁导率µ。
《磁性材料》实验
一、实验目的和任务 ； 二、实验项目； 三、参考资料 ： 教材及参考书： 1.《现代磁性材料原理和应用》 主编：R.C. O’ Handley 化学工业出版社 2002 2.《磁学基础与磁性材料》 主编：严密等 出版 社：浙江大学出版社 2006 实验指导书： 自编《磁性材料》实验指导书。
磁化曲线和磁滞回线是铁磁材 料分类和选用的主要依据，图4为 常见的两种典型的磁滞回线，其中 软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、 剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变 压器、电机、和交流磁铁的主要材 料。而硬磁材料的磁滞回磁滞回线 较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来 制造永磁体。
图4 不同铁磁材料 的磁滞回线
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
3) 示波器显示B-H曲线的原理和线路
图5 实验线路
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
根据安培环路定律，样品的磁化场强为：
Ni1 N H U1 L LR1
式中N为励磁绕组，R1为励磁电流取样电阻，U1是交 流励磁电压，Ｌ为样品的平均磁路长度。 根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场下样品的 磁感应强度B是测量绕组n和R2C2电路给定的：
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
图7 退磁示意图
图8Leabharlann BaiduU2和B的相位差等因素引起的畸变
3) 观察样品在50HZ交流信号下的磁滞回线：开启 示波器电源，调节示波器上“X”、“Y”位移旋钮，使 光点位于坐标网格中心，调节励磁电压U和示波器的 X和Y轴灵敏度，使显示屏上出现大小合适、美观的磁 滞回线图形（若图形顶部出现编织状的小环，如图8 所示，这时可降低U予以消除）。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
4) 观察基本磁化曲线：按步骤2对样品进行退磁，从 U=0开始，逐渐提高励磁电压，将在显示屏上得到面积 由小到大一个套一个的一蔟磁滞回线。这些磁滞回线顶 点的连线，就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波 器，便可观察到该曲线的轨迹。 5) 测绘基本磁化曲线，并据此描绘μ-H曲线：接通实验 仪的电源，对样品进行退磁后，依次测定 U = 0，0.2， 0.4，0.6…3.0V时的若干组H和B值，作B-H和μ-H曲线。 6) 令U = 3.00V，R1＝2.5Ω测定样品的BS、Br、HD等 参数：从已标定好的示波器上读取UX(UH)、UY(UB)值 （峰值），计算相应的H和B，逐点描绘作B-H曲线。 再由磁滞回线测定样品的BS、Br、HD等参数。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
谢谢！
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
5．实验数据记录 1) 作B-H基本磁化曲线与μ-H曲线 2) 描绘动态磁滞回线并计算样品的BS、Br、HD 参数。
6．思考题 1) 为什么要退磁？如果不退磁，对实验结果会 有什么影响？ 2) 为什么测绘磁滞回线时，励磁电压不宜过高 或过低？
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
4．实验内容及步骤 1) 电路连接：选择样品，按实验仪上所给的电路 接线图连接好线路。令R1＝2.5Ω，置励磁电压U于 0位。UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输 入”，插孔“⊥”为接地公共端。 2) 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退 磁，顺时针方向转动电压U的调节旋钮，观察数字 电压表可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针 方向转动电压U的调节旋钮，将U逐渐从最大值调 为0，这样做的目的是消除剩磁，确保样品处于磁 中性状态，即B＝H＝0，如图7所示。
《磁性材料》实验
南京理工大学材料科学与工程系
2．实验原理 1) 磁滞回线
图1 铁磁质起始磁化 图2 同一铁磁材料的 图3 铁磁材料µ与H 曲线和磁滞回线 一簇磁滞回线 关系曲线
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
当磁场按Hs→O→-HD→-Hs→O→HD→Hs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。 2) 磁化曲线 当初始态为H＝B＝0的铁磁材料，在交变 磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面 积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，其中最 大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线，如图2所 示，这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的 基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率 μ=B/H，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是 常数而是随H而变化（如图3所示）
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
实验一 基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量
1．实验目的 1) 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型铁磁物 质的动态磁化特性。 2) 测定样品的基本磁化曲线，并作出μ-H曲线。 3) 测定样品的HD、Br、Bs等参数。 4) 学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
C 2 R2 B U2 nS
式中U2为积分电容C2两端电压，S为样品的截面积。
《磁性材料》实验 南京理工大学材料科学与工程系
3．实验仪器 磁滞回线实验仪、数字万用表、示波器等。
将图5中的U1(UH)和U2(UB)分别加到示波器的 “X输入”和“Y输入”便可观察样品的动态磁滞回 线；接上数字电压表则可以直接测出U1(UH)和 U2(UB)的值，即可绘制出B-H曲线；通过计算可测 定样品的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力HD以 磁导率µ。
《磁性材料》实验
一、实验目的和任务 ； 二、实验项目； 三、参考资料 ： 教材及参考书： 1.《现代磁性材料原理和应用》 主编：R.C. O’ Handley 化学工业出版社 2002 2.《磁学基础与磁性材料》 主编：严密等 出版 社：浙江大学出版社 2006 实验指导书： 自编《磁性材料》实验指导书。