磁滞回线的测量实验报告(终审稿)

磁滞回线的测量实验报

告

公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-

石家庄铁道大学物理实验中心 第1页 共10页

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

评

分

此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实验报告！并携带计算器，否则实验无法按时完成！

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

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

即： ε=-d

dt (N 2BS )

B=-1N 2

S ∫εdt

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=iR 2+U c (i 为

感生电流，U c 为积分电容两端电压)，适当选择R 2与电容C ，使R 21ωC 则电容两

端的电压Uc 为：

Uc=Q C =N2S

CR

2

B (2)

由（2）式可知，若将电压Uc 输入示波器的Y 偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y 轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B 。

这样，当示波器处于X-Y 状态，X 偏转板接U 1，Y 偏转板接U c ，示波器屏上即可显示磁化过程。 2、示波器的定标

为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。即：确定示波器的X 轴的每格代表多少H 值(A/m)，Y 轴每格代表多少B(T)。

在示波器X 偏转板上U X 、Y 偏转板U Y 可准确测量，且R 1、R 2、C 都为已知的标准元件的情况下，设

S x 为示波器X 轴的电压灵敏度,X 为水平方向的位移格数；S Y 为示波器Y 轴的电压灵敏度，Y 为垂直方向的位移格数；则：

U X =S x X ； U Y =S Y Y (3) 将（3）代入（1）、（2）得：

H= (4) B= (5) 四、实验内容

(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期 1、实验前准备

①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz ，幅度值适中； 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）

1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节“幅度调节”旋钮，使示波器显示的磁化曲线上B 值增加缓慢，达到饱和。改变示波器上X 、Y 轴的灵敏度,调节R 1、R 2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。

2）分别观测频率为、、、，不同频率下的磁滞回线形状（注意：由于铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。观测每一频率下的磁滞回线前，必须使幅度值降为零。否则，观测无意义）。

3）换样品2重复上述过程 结论：

1、（样品1）磁滞回线形状与信号频率关系：

。

2、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系：

。

3、样品1、样品2磁滞回线形状比较：