磁滞回线的测量实验报告

磁滞回线的测量
许康麟 11000113G4 10#
May 12, 2013
一、实验目的
1.用示波器观测软磁材料的交流磁滞回线；
2.学习标定磁场强度、磁感应强度.测定样品的磁参数。

二、仪器用具
磁滞回线实验仪器台〔两个带测样品，一个软铁、一个硅钢片，其他部分见实验原理），市电低压交流源，电感，示波器，直流电压源，数字万用表，导线若干。

三、实验原理
1.铁磁材料的磁化规律
B,：当材料磁化的时候，磁感应强度B和磁场强度H之间的关系因为磁滞的原因，B和H并不是-一对应的关系。

但是当H足够大的时候，H继续增大，B几乎不变了，这时饱和的磁感应强度用&表示。

当磁化饱和之后，若去掉磁场.材料仍保留一定的磁性，此时的B称为剩余磁感应强度，用d表示。

Z：这时加足够的反向磁场，材料才完全退磁•使材料完全退磁所需的反向磁场称为铁磁材料的娇顽力，用弘•表示。

磁滞回线.即铁磁材料的磁感应强度B和磁场强度H之间的关系，大致如图1所示。

2.測量的原理和方法
采用如图2所示的电路图来进行测量.磁场强度和磁感应强度分别由
R.Q CU C
N2S
Ril
给出。

这里可以这么做是因为再探测线圈恥中如果有磁通嚴△①的变化. 则会产生感生电动势，其值为
而又有
△G = — J Cjdt , G = N2BS
测虽中用一个积分电路来计算①，得到6最后得到
RC
2N2S
四、实验内容
1.观測铁氧体（样品1）的饱和磁滞回线
1）取R] = 2.0Q ・ R? = 50kQ. C = 10.0/iF, f = 100Hz.在示波器磁滞回线的上半支取9个点测最其H和B•画出磁滞回线，并给出反，比。

2）测虽比较/ = 50Hz和f = 150Hz时的和九。

3）取R] = 2.0Q… f = 50Hz励磁电流幅值/桝=0.2A、积分常数分别
为03秒，0.05秒和0.5秒时，观察并画出其李萨如图形的示童图。

2.观测铁氧体的基本磁化曲线.
1）取Ra = 2.0Q. R2 = 50kQ, C = lO.O/xF. f = lOOIIz.让H从0到耳单调变化.画出基本磁化曲线。

2）根据测就数据计算并画出“-H曲线。

3・测杲铁氧体的起始磁导率和不同直流偏置下的可逆磁导率，参数设置：R] =
2.0（2, R2 = 20kQ, C = 2.0“F, f = 100Hz
1）不加直流倔詈磁场，测起始磁导率。

2）让言流偏習磁场II从（倒弘单调增加■测虽对于每个II的可逆磁导率弘° 四出“T — H曲线。

4.测虽硅钢（样品2｝在给定交变磁化场（幅度IQ = 400mA/m）下的磁滞回线，
参数设置：R L = 2.0Q, R2 = 5（）kQ C = l（）・0“F,观测f = l（）
IIz.40IIz.60IIz时磁滞回线的变化规律。

测就f = lOIIz.dOHzJiOHz时的％耳比。

l1—~〜鼻
五、数据处理及结果
1.观测铁氧体(样品1)的饱和磁滞回线
1)在给定的参数条件下得到如下的数据，如下所示的公式可以由”用和心
求出H和B,
H =弊匹,B =昱化
Rxl ' N2S
而对于实验中的带测样品1,铁氧体有，
I = 0.13()77?, Ni = = N? = 150,S = 1.24 x 10~4m2, =
2.0Q, R2 = 5() x 103Q, C = 10.() x 于是有.
II = 0・5769也&],〃 = ().02688心
A/m为H和B的单位，得到数据表如表一所示• 丁•是将得到的H和B的
数据对原点进行中心对称后就可以画岀磁滞回线如图3所示：
于是有
B a = 0.3642A/m T B r = 0.094 lA/m r H c = -10.7A/m
2)5()血时，测得衣川=18.5mV,?x<- = 3.4mV,因此可以得到
B r = 0.0914A/m:H<: = -10.7A/m
150Hz时，测得切珀=19・8尬匕心=3・6mU.因此可以得到
B r = 0.0968A/m:H<: = -11.4A/m
3)示意图如图4, 5, 6所示：
2.观测铁氧体的基本磁化曲线°和实验内容1 一样的，将阴个电压转换为磁场
强度和磁感应强度II.同时可以由公式"=磊可以求出妙再作图即可。

数据如表二所示，作出的基本磁化曲线如图7所示，“-〃曲线如图8所示=D和2)的结果都在这些数据里面。

图 4: R Q C = ().0l.s 图 5: R Q C =()・U5冷 图 6: R Q C
= 0.5$
图3:磁滞回线曲线图
0.
H~~A/m
3 •测起始磁导率和不同直流倔置下的可逆磁导率 1)不加直流倔匱场的时候，有g = 5.0()mKu c = 4.72mV,又有 实验参数设置如
下：I = 0.13(hn, M = J V 2 = = 1503 =
1.24xlO"W, Ri =
2.()Q, R 2 = 20kQ, C = 2・()“F, f = 100Hz, 而 .
rr ”/?小1 a RQ% B H = ------ q U = ------- . /X = --
' N Q S 严网H
所以
R'RzChg
uc
a =——；■. 、丁肓 ----- =2966 Z N I N Q S UR .I uR t
图 7: B s - H s 图8: “ 一
儿
. UT
因此初始磁导率2800 o
2）加了直流倔置后的公式也就是将H和B都改为了△//利△£,此时的II的计算需要用到直流偏置的电流来计算，计算公式如下
具体的数据如表二所示。

表三可逆磁导率坷-"数据表
图9:冷一H a
4.测母硅钢在交变磁化场下的磁滞回线，有】=()・075m, M =血=% =
150,5 = 1.20 x 1(厂竹沖・H2 = 2.0Q. R2 = 50 x 103Q. C = 10.() x
nr6F s幅度H m = lOOA/m,又有
T T MR'N I R2C%
所以得到
H = URJ A/ni, B = 0.02778ucA/ni
实验数据和结果如表四所示
六、思考与讨论
1.动态磁滞回线和静态磁滞回线的区别在于，测虽动态磁滞回线的时候，铁磁材料中不
仅有磁滞损耗还苗电流和磁场的变化造成的涡流电流产生的损耗，而进行静态测虽的吋候只有磁滞损耗，所以静态测虽的损耗较动态测最来得小，所以测得图像要显得’‘瘦-点”。

概念上，动态测虽的H的频率很快，近乎于连续测氐静态的点是一个个的测;1。

回线的形状和大小与过程中的损耗有关，还勻铁磁材料的种类有关乜
2.也就是要测杲呈是能反映即时的B和H,所以应保证积分常数要远小于交流电的周期.
而且为了保证BH和测最呈满足线性关系，足够梢确，应该使得样品上的绕线匝数足够。

3.可以由电路图看岀，电容上面的电压测童是比电阻电压测虽相位落后，所以体现在磁
滞回线上，H比B要领先，所以回线的绕行方向是逆时针方向》。