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1、磁滞回线的测量实验报.告公司内部档案编码：OPPTR-OPPT28-OPPTL98-实验名称： 用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线桌号教室基础教学楼1101评分实验日期2016年 月 日 节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。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He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.
2、双踪示波器2. DH4516C型磁滞回线测量仪石家庄铁道大学物理实验中心共10页 oo0LLbJLUhDIH4516Con c三、实验原理(一) 铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是 关于磁滞的几个重要概念1、饱和磁感应强度B、饱和磁场强度H和磁化曲线SS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。至lS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H称饱和磁场强度，相应的BSS称饱和磁感应强度。我们
3、称曲线OS为磁性材料的磁化曲线。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，说明 r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叫剩磁。若要完全消除剩磁B，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值H r r 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
4、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、1I、门，则相应的磁场强度为H、H、.H，在每一磁化电流下反复交换2n123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 H-H H.），这样操作的结果，是在每一个电流1 11 1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 、a 、.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 BH
5、 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： 提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场） 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 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N匝，由它来跟踪测2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。如图4,设L为环形样品的平均
6、磁路长度，若在线圈N中通过励磁电流1I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：1即：H =吐IL 1R两端电压U为：U二I R二乌H(1)11111 叫由(1)式可知，若将电压U输入示波器X偏转板时，示波器上任一时刻电子1束在X轴的偏转正比于磁场强度H。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N，B可通过副线圈N中由于磁通量变化而产生的感应电动势来测定。根据电2 2壯h即：e =-d (N BS)dt 2B二-丄(edtN2S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与电容C,电阻R与电容C构成一个积分电路，此时
7、e二iR+U(i为2 2 2 c感生电流，U为积分电容两端电压)，适当选择R与电容C,使R丄 则电容两C223C端的电压Uc为：Uc=Q = N2SB(2)C cr2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, Y偏转板接U,示波器屏上即1c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、Y偏转板U可准确测量，且R R、C都为已知的标准XY1、2元件的情
8、况下，设S为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；S为示波器Y轴的 xY电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；贝U：U=SX ；U=SY（3）X xY Y将（3）代入（1）、（2）得：H= B二 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 将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz,幅度值适中； 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 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）（二）显示和观察两种样品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号下的 磁滞回线图形1、实验准备1
9、）按图4所示的原理线路检查接线连接是否正确2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。3）调示波器显示工作方式为X-Y方式。示波器X输入为AC方式，测量 采样电阻R的电压U ；示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压U。11c4）接通示波器和DH4516C型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波 器辉度及X、Y位移旋钮使光点居中。2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品 1）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、R的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。
10、122）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：（三）测量样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度B、饱和磁场强度HSS和磁滞回线（本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻 炼”，随时可以获得磁滞回线。只要调节示波器上X、Y轴的灵敏度，调节R、R的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形，即可测量矫顽12S S C2、样品1磁滞回线图形
