鐵磁材料地磁滯回線和基本磁化曲線

1、物理實驗報告課程名稱：大學(xué)物理實驗實驗名稱：鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線學(xué)院：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：實驗地點：座位號：實驗時間：一、實驗?zāi)康模?、掌握用磁滯回線測試儀測繪磁滯回線的方法。2、了解鐵磁材料的磁化規(guī)律， 用示波器法觀察磁滯回線比較兩種典型鐵磁物 質(zhì)的動態(tài)磁化特性。3、測定樣品的磁化特性曲線（B-H曲線），并作卩-H曲線。4、測繪樣品在給定條件下的磁滯回線 ，估算其磁滯損耗以及相關(guān)的 ？? ?、等參量。二、實驗原理：1、鐵磁材料的磁滯特性鐵磁物質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的材料。鐵、鉆、鎳及其眾多合金 以及含鐵的氧化物（鐵氧體）均屬鐵磁物質(zhì)。其特征是在外磁場作用下能被 強烈磁化

2、，故磁導(dǎo)率卩很高。另一特征是磁滯，即磁化場作用停止后，鐵磁質(zhì) 仍保留磁化狀態(tài)，圖1為鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強度 B與磁化場強度 H之間的關(guān) 系曲線。圖中的原點0表示磁化之前鐵磁物質(zhì)處于磁中性狀態(tài)， 即B=H =O,當 磁場H從零開始增加時，磁感應(yīng)強度 B隨之緩慢上升，如線段 Oa所示，繼 之B隨H迅速增長，如ab所示，其后B的增長又趨緩慢，并當H增至？?寸，B到達飽和值？?？ OabS稱為起始磁化曲線。圖 1表明，當磁場從？逐漸減 小至零，磁感應(yīng)強度 B并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到“ 0”點，而是沿另一條 新的曲線SR下降，比較線段 0S和SR可知，H減小B相應(yīng)也減小，但B的 變化滯后于H的變化，這現(xiàn)象

3、稱為磁滯，磁滯的明顯特征是當H = 0時，B不為零，而保留剩磁當磁場反向從 0逐漸變至-？?寸，磁感應(yīng)強度B消失，說明要消除剩磁， 必須施加反向磁場，？稱為矯頑力，它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的 能力，線段RD稱為退磁曲線。圖1還表明，當磁場按？"？汁0t ?"？汁-？?？0 t ？?？ ？?？次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強度B則沿閉合曲線 SRDS ' R'這變合曲線稱為磁滯回線。所 以，當鐵磁材料處于交變磁場中時（如變壓器中的鐵芯） ，將沿磁滯回線反復(fù) 被磁化t去磁t反向磁化t反向去磁。在此過程中要消耗額外的能量，并以 熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱

4、為磁滯損耗，可以證明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比圖1鐵磁質(zhì)起始磁化" 曲線和磁滯回線02同一鐵磁材料的*簇磁滯回線卩當初始態(tài)為H = B=0的鐵磁材料，在交變磁場強度由弱到強依次進行磁化，可以得到面積由小到大向外擴張的一簇磁滯回線，如圖2所示，這些磁滯回線頂點的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線，由此可近似確定其磁導(dǎo)率?卩=?因B與H非線性，故鐵磁材料的卩不是常數(shù)而是隨H而變化（如圖3所示）。鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率可高達數(shù)千乃至數(shù)萬，這一特點是它用途廣泛円4人罔鈍悚可以說磁化曲線和磁滯回線是鐵磁材料分類和選用的主要依據(jù)，圖4為常見的兩種典型的磁滯回線，其中軟磁材料的磁滯回線狹長、矯頑

5、力、剩磁和 磁滯損耗均較小，是制造變壓器、電機、和交流磁鐵的主要材料。而硬磁材 料的磁滯回線較寬，矯頑力大，剩磁強，可用來制造永磁體。2、測繪磁滯回線原理觀察和測量磁滯回線和基本磁化曲線的線路如圖五所示。（TH/KH-MHC型磁滯實驗儀器板）待測樣品為EI型矽鋼片,N為勵磁繞組，n為用來測量磁感應(yīng)強度B而設(shè)置的繞組。？為勵磁電流取樣電阻，設(shè)通過N的交流勵磁電流為i，根據(jù)安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強N1iL為樣品的平均磁路.U1i 一RiH(1)式中的N、L、?均為已知常數(shù)，所以由?可確定H。在交變磁場下，樣品的磁感應(yīng)強度瞬時值 B是測量繞組n和?電路給 定的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律， 由于樣品

6、中的磁通$的變化， 在測量線圈中 產(chǎn)生的感生電動勢的大小為d n dt2dt1nS2dt1nBS式中S為樣品的截面積。如果忽略自感電動勢和電路損耗，則回路方程為式中？為感生電流，UB為積分電容C兩端電壓 設(shè)在 t時間內(nèi)，？向電容? 的充電電量為q，貝yUb£2i 2R2如果選取足夠大的？和?，使？>> Q/ ?，則i2 R2i2dQdUBC2dtdt£2GR2晉由(2 )、(3 )兩式可得(4)B=為?上式中C、?、n和S均為已知常數(shù)。所以由 ？可確定B綜上所述，將圖5中的？和？分別加到示波器的“ X輸入”和“ 丫輸入” 便可觀察樣品的 B- H曲線；如將？和？

7、加到測試儀的信號輸入端可測定樣 品的飽和磁感應(yīng)強度 ？加剩磁?矯頑力？、磁滯損耗 BH以及磁導(dǎo)率 卩等參數(shù)三、實驗儀器:TH-MHC 型智能磁滯回線測試儀、示波器四、實驗內(nèi)容和步驟:1、 路連接：選樣品1按實驗儀上所給的電路圖連接線路，并令R1 = 2.5 Q, “U選擇”置于 0位。？和？藥即?和?）分別接示波器的“ X輸入”和“ 丫輸入”，插孔丄為公共端。2、樣品退磁：開啟實驗儀電源，對試樣進行退磁，即順時針方向轉(zhuǎn)動“U選擇”旋鈕，令 U從0增至3V，然后逆時針方向轉(zhuǎn)動旋鈕，將 U從最大值 降為0,其目的是消除剩磁，確保樣品處于磁中性狀態(tài)，即B=H = 0，如圖6所示。3、觀察磁滯回線：開

8、啟示波器電源，令光點位于坐標網(wǎng)格中心，令2.2V，并分別調(diào)節(jié)示波器 x和y軸的靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)圖形大小合適的磁滯回線（若圖形頂部出現(xiàn)編織狀的小環(huán)，如圖7所示，這時可降低勵磁電壓U圖6退磁示意圖圖7 Ub和B的相位差等因素引起的畸變予以消除）。4、 觀察基本磁化曲線，按步驟2對樣品進行退磁，從 U 0開始，逐檔 提高勵磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大 個套 個的 簇磁滯回線。這些磁滯回線頂點的連線就是樣品的基本磁化曲線，借助長余輝示波器，便 可觀察到該曲線的軌跡。5、觀察、比較樣品1和樣品2的磁化性能。6、測繪卩H曲線：仔細閱讀測試儀的使用說明，接通實驗儀和測試儀之間的連線。開啟電源，

9、對樣品進行退磁后，依次測定U 0.5 , 1.0 3.0V時的十組？和？2?值作卩H曲線。7、令U 3.0V , R1 2.5 Q測定樣品1的？勿？勿？,BH,等參數(shù)。8、取步驟7中的H和其相應(yīng)的B值，用坐標紙繪制 B- H曲線，并估 算曲線所圍面積。五、實驗數(shù)據(jù)與處理1、基本磁化曲線及口 - HL=60mmN=50':曲線Tn=150TS=80 ？ ?？ = 10.0 KQ ?？=20 F?？=2.5 QU(V)?？(H)/V?(B)/V4H/ 10 A ?yB/102TB HH)/( m)0.50.3000.1000.00100.000170.17001.00.5000.2480.

10、00170.000410.24121.20.6500.3360.00220.000560.25451.50.9000.4200.00300.000700.23331.81.1800.5000.00390.000830.21282.01.3800.5400.00460.000900.19572.21.5600.5680.00520.000950.18272.51.8000.6160.00600.001030.17172.82.0800.6400.00690.001070.15513.02.2200.6600.00740.001100.1365數(shù)據(jù)的處理結(jié)果如下：其中卩-H圖對數(shù)據(jù)進行了擬合處理。

11、B-HH/10MA ?0( - 1)2、磁滯回線(U=1.8V? = 2.5 Q)序號H/ 104 A ?1b/102t序號H/ 104 A ?2?1b/102t10.00390.0008390.00220.000532-0.0039-0.0008310-0.0022-0.00053300.0004311-0.00100.0001240-0.00043120.0010-0.0001250.00130130.00100.000576-0.0013014-0.0010-0.0005770.00170.00033150.00230.000708-0.0017-0.0003316-0.0023-0.00070磁滯回線0.001-0.005-0.004-0.003-0.002-0.001-0.0004*B0.00080.00060.00040.000200.0020.0030.004-0.00020.001 jT0.005-0.0006-0.0008-0.001六、誤差分析：1、實驗是肉眼對示波器進行讀數(shù)，可能會造成一定的偏差2、在進行磁滯回線的圖形繪制時，可以盡量多取一些數(shù)據(jù)點，可以使圖形畫 得更加的精確。并且，取點時應(yīng)該注意在每一個象限內(nèi)都要取點，以保證圖