2016磁滞回线的测量(实验报告)

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《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
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
收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电 阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为 感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适当选择R2与
电容C，使R2
则电容两端的电压Uc为：
Uc=
(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。
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 I1、I2、….In，则相应的磁场强度 为 H1、H2、….H3，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 H1→- H1→H1→-
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《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量， 且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的 位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直 方向的位移格数；则：
UX=SxX ； (3)
UY=SYY
将（3）代入（1）、（2）得：
H=
(4)
B=
(5)
四、实验内容
为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面 积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由 于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。根据
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电磁感应定律：
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
即： ε=-
)
B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接
Br 叫剩磁。若要完全消除剩磁 Br ，必须加反向磁场， 当 B=0 时磁场的值 Hc 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
H1….），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 a1、 a2、….所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁化曲 线，如图 3 所示。
化曲线
图 3 基本磁
（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量
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(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周
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2016 磁滞回线的测量(实验报 告)
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
评
实验日期 2016 年 月 日 节
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！
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。
这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y 偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。
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《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
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)。
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
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如图 4，设 L 为环形样品的平均磁路长度，若 在线圈 N1 中通过励磁电流 I1 时，此电流在样品内产 生磁场，磁场强度 H 的大小根据安培环路定律:
，
即：
I1
R1两端电压U1为：
U1= I1 R1= H
(1)
由（1）式可知，若将电压U1输入示波器 X偏转板时， 示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场 强度H。
Bμ
B
S
B～H
～H HH
f e d
图 1 磁性材料的磁化曲线 图 2 磁滞回线和磁化曲线
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《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
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 Br ，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，
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1、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS 和磁化曲 线
铁磁材料未被磁化时，H 和 B 均为零。这时若 在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则铁磁材 料内部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 也随之变大， 其 B-H 变化曲线如图 1（OS）曲线所示。到 S 后， B 几乎不随 H 的增大而增大，此时，介质的磁化达 到饱和。与 S 对应的 HS 称饱和磁场强度，相应的 BS 称饱和磁感应强度。我们称曲线 OS 为磁性材料 的磁化曲线。
的样品的磁感应强度 ③ 可定量显示样品的磁化过程
图 4 磁滞回线 的测量原理图
图 4 是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测 量装置原理图：首先将待测的铁磁物质制成一个环
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《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈 N1 匝，由 它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈 N2 匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样 品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化过程。