物理实验磁滞回线讲义

【实验内容与数据处理】

实验材料：FeCoVSiB非晶合金薄带，带宽b=1.55mm，带厚b=40μm

校准仪器常数用标准互感：互感系数（亨）M0=5.09×10−5

1.观察材料形状对磁化的影响

样品：条形，1#长3cm，2#长6.5cm；

磁化螺线管磁场强度：（U为示波器X轴读数）；H=4.55×103 U/R0

探测线圈匝数：N2=150匝（附补偿线圈）。

用示波器观察两样品在同一频率和最大磁场下磁滞回线，记录相当于各样品的矫顽力Hc、饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和最大磁化强度的读数Mm，比较两样品的矩形度Mr/M s。测完每个样品，将K1接校准一方（即接通标准互感），记录示波器显示图形X,Y的峰值，用式（6）计算仪器常数K0，用公式（11）计算相应的Mm、Mr，用以上磁场（H）公式计算矫顽力（H c）。

数据如下：单位（V）

由K0=U0

M0i0=U y

M0

R

U x

得短样品K0=6.17×104 V/Wb

长样品K0=5.40×104 V/Wb

又由M(t)=U(t)

μ0K0N2S

其中μ0=4π×10−7H/m N2=150 匝 S = bd = 6.2×10−9m2

3

由以上数据对比可知，样品的长度会影响样品的磁性。

2. 观测外加应力对磁化的影响：

样品：条形，上端固定，下端吊有秤盘；

磁化螺线管的磁场强度：（附补偿线圈）H=1.47×104U.R

在秤盘上加不同重力砝码（不加、加50克、加100克），在同一频率和最大磁场下用示波器观察各自的磁滞回线，记录Mm、Hc、M r的值，N2=200匝，用公式（11）计算Mm、Mr，用本组磁场强度公式计算Hc。

计算装置常数：

由K0=U0

M0i0=U y

M0

R

U x

得，50g：K0=5.40×104 V/Wb

100g：K0=5.20×104 V/Wb

又由M(t)=U(t)

μ0K0N2S

其中μ0=4π×10−7H/m N2=200 匝 S = bd = 6.2×10−9m2

H=4.55×103 U/R0

砝码重量不同，应力大小不相等，磁弹性能也不同

3. 环形样品的磁滞回线随外加磁场的变化和交流磁化曲线

样品尺寸：内径d1=7.54mm，外径d2=7.66mm，h=1.55mm；

磁化线圈：匝；探测线圈：N1=150匝N 2=20匝

测试：在固定频率下，用示波器观察磁场从零开始变化对磁滞回线的影响，记录各回线的最大点x，y值，分别用公式（2）、（7）计算磁场H和磁感应强度B值，并绘制B-H曲线（换向磁化曲线），由B-H曲线计算最大磁导率μm= (B/μ0H) max，μ0为真空磁导率。

K0=U0

M0i0=U y

M0

R

U x

=6.11×104 V/Wb

μ=

μH

由B-H曲线可估测，最大磁导率μm约为795.8 H/m

4. 观察频率对功耗的影响

环形样品：在相同磁场幅值下测四个同频率（300-600Hz）的磁滞回线的面积，用计算机采样，计算、记录面积。参照思考题3讨论频率f对功耗的影响。

注：每个磁滞回线在读数前先把磁场调到最大，参照图7调节仪器上标有ϕ的电位器以消除H与B或M的相位差。

4

W = 2.08 ×10−14J

4

W = 3.66 ×10−14J

4

W = 5.62 ×10−14J

4

W = 1.20 ×10−13J

由上图可见，功率f越大，B-H图面积越大，损耗功率越大。

【思考题】

1.放大积分器的装置常数与哪些因素有关？调相移、磁场、外加应力以及更换样

品，什么情况下必须重新校准？这问题在实验中要特别注意。

答：

放大积分的装置常数与相移、样品、磁场大小有关。调整相移、磁场、外加应力以及更换样品都需要重新校准。

2.为什么样品形状对磁滞回线和磁参量有影响？什么参量与形状无关？为什么？

答：

样品的横截面积改变磁通量的大小，所以对磁参量有影响。形状影响面积，即磁通量的大小，凡是与面积无关的参量都与形状无关。

3.磁滞损耗功率随频率增大，是否与频率成正比？为什么？

答：

损耗功率是一秒内损耗的电磁能，磁化体单位体积试样一周期损耗的电磁能量等于磁滞回线的面积，即磁滞损耗应该与频率成正比。但实验中可能由于精度问题导致不成正比，但还是显著增大。

4.为什么把交流磁化曲线上任意一点的B和H的比值称为振幅磁导率？如果测试

频率变大或变小，磁化曲线将发生什么变化?

答：

振幅磁导率：当磁场强度随时间作周期性变化且其平均值为零，而且材料在开始时处于规定的中性化状态时，在一定的磁通密度或外加磁场强度的振幅