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1、铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线【实验目的】1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。2. 测定样品的基本磁化曲线，作p H曲线。3. 测定样品的H、B、B和（HB）等参数。4. 测绘样品的磁滞回线：估算其磁滞损耗。【实验仪器】DH4516型磁滞回线实验仪，数字万用表，示波器。【实验原理】铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钻、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧均） 属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率p很高。另一特征是磁滞，即磁化场作 用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。图中的原点O表
2、示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O,当磁场H从零开始增加时，磁感 应强度B随之缓慢上升，如线段所示，继之B随H迅速增长，女由b所示，其屈的增长又趋缓慢，并当H增至 H时，B到达饱和值B，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿 起始磁化曲线恢复到“0”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减 小，伽的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。当磁场反向从0逐渐变至一H时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H称为 矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁
3、状态的能力，线段RD称为退磁曲线。图1还表明，当磁场按H0H-H0H H次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线 SRDS RDS变化，这闭合正线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁 心），将沿磁滞回线反复被磁化一去磁一反向磁化一反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并形式的 从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。图1铁磁质起始磁 化曲线和磁滞回 线图2同一铁磁材料的一簇磁滞回线图3铁磁材料H与H并系曲应该说明，当初始态为H=B = O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
4、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p = B，因B与H非线性，故铁磁材料的p不是常数而是随H而变H化( 可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，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 图要材料。而硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。图5 实验线路图4不同铁磁材料的磁滞回线观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。待测样品为EI型矽钢片，N为励磁绕组，n 为用来测量磁感应强度B而设置的绕组R1为励磁电流取样电
5、阻，设通谢的交流励磁电流为i，根据安培环 路定律，样品的磁化场强H = NiiL为样品的平均磁路L(1)LR1式中的N1、L、Ri均为已知常数，所以由七可确定H。在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值是测量绕组n和R2C电路给定的，根据法拉第电磁感应定 律，由于样品中的磁通？的变化，在测量线圈中产生的感生忒动势的大小为a W = n2 dt中=_ j dtn2B =中=-1 j dt(2)S为样品的截面积。如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为 2 = i2R2+U b式中七为感生电流，UB为积分电容C两端电压，设在 t时间内，i2向电容C的充电电量为Q，则 Q2Q 2 = i2R +_如果
6、选取足够大的虬和&使i2R2 Q/C，则.i蒙=C22dtdUB-dt2 = C2R2 dUBdtS nS 2山（2）（3）两式可得(4)B = JN2S上式中C、R、n和S均为已知常数。所以由U可确定B综上所述，将图中的U和U分别加到示波器的 站输入”和丫输入”便可观察样品的BH曲线；如将U和U加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度、乘磁R、矫顽力H、磁滞损耗WBH）以及磁导率JBSrD等参数。【实验内容与步骤】1.2.样品退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0增至3V,然后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为0,其目的是消除剩磁，确保样品处
7、于磁中性状态， 即B=H=0,如图6所示。路品图6 退磁示意图图7 Ub和B的相位差等因素引起的畸变3.观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U=2.2V，并分别调节示波器x 和尸轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若图形顶部出现编织状的小环，如图7所 示，这时可降低励磁电压U予以消除）。按 4.观察基本磁化曲线，按步骤对样品进行退磁，从U=0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏上 得到面积由小到大一个套一个的一簇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. 观察、比较样品1和样品2的磁化性能。验 6.测绘
8、p -H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明接通实验仪和测试仪之间的连线开启电源，对样 品进行退磁后，依次测定U=0.5，1.03.0V时的十组H和B值，作pH曲线。m仪7.令U=3.0V，R=2.5Q测定样品1的B,R,H,W ,等参数。8.取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制B-H曲线（如何取数？取多少组数据？自行考虑）， 并估算曲线所围面积。【数据记录及处理】电容 C（p F）： 20电阻 R（Q ） 2.5电阻 R2（kQ ）： 10截面 S（mm）： 120励磁绕组N1（砸）：共0测量绕组N2（砸）：苴0平均磁路L （mm）: 75给一基本磁化曲线与HH曲线2的电 路 图连U（V）H
9、X104安/米BX102特斯拉V=B/H享利/米0.50.0400.0080.0020.90.1000.0120.00181.20.1280.0140.00151.50.1600.0200.00131.80.1920.0240.00142.00.2080.0260.00112.20.2240.0280.00092.50.2360.02950.000112.80.2480.0310.00083.00.2560.0320.0005BH曲线0.0350.030.0250.020.0150.010.0080.0260.0280.02950.0310.0320.020.0240.0140.0120.00
10、500.040.10.1280.160.1920.2080.2240.2360.248.艺，$0.256拦危 H*10八4A/MB-H曲线阳=曲线 曲线0.00250.0020.0020.00180.00150.001,0.00150.00140.0013*.0.00110.000910.001日0.00080.00050.000500.040.10.1280.160.1920.208Wh*10MA/M0.2240.2360.2480.256r-h曲线表二.磁滞回线NOHX1(4A/mB/TNOHX104A/mB/T10.05120.03210-0.0352-0.012-0.0512-0.03211-0.032-0.0283-0.0288012-0.016-0.02640.03200130.016-0.016500.022140.0256-0.0160-0.022150.04160.027-0.02560.01160.0160.0268-0.0160.0159 ,一-0032-0.004计算机宕图. 磁滞回线矫顽力HD=0.028B1OA/m; 0.022T； B0.032T； Hg=16.384J/m,坐标纸作图:j 顼iiJ 01 n 2U，g诚甫GjnETEKAtdtn 口 _rt Display类型4 r* v _1矢量
