物理實驗報告-鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗鐵磁材料的磁滯回線及基本磁化曲線鐵磁物質(zhì)是一種性能特異、用途廣泛的材料。如航天、通信、自動化儀表及控制等都無不用到鐵磁材料（鐵、鈷、鎳、鋼以及含鐵氧化物均屬鐵磁物質(zhì)）。因此，研究鐵磁材料的磁化性質(zhì)，不論在理論上，還是在實際應(yīng)用上都有重大的意義。本實驗使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，測量在交變磁場的作用下，兩個不同磁性能的鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線?！绢A(yù)習(xí)重點】（）看懂實驗原理圖及接線圖。（）復(fù)習(xí)示波器的使用方法。參考書：電磁學(xué)下冊，趙凱華、陳熙謀著，第五、六章；大學(xué)物理學(xué)電磁學(xué)部分，楊仲耆等編，第六章?！緝x器】磁滯回線實驗組合儀、雙蹤示波器。【原理】）鐵磁材料的磁化及磁導(dǎo)率

2、鐵磁物質(zhì)的磁化過程很復(fù)雜，這主要是由于它具有磁滯的特性。一般都是通過測量磁化場的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系來研究其磁性規(guī)律的。圖起始磁化曲線和磁滯回線圖基本磁化曲線當(dāng)鐵磁物質(zhì)中不存在磁化場時，和均為零，即圖中曲線的坐標(biāo)原點。隨著磁化場的增加，也隨之增加，但兩者之間不是線性關(guān)系。當(dāng)增加到一定值時，不再增加（或增加十分緩慢），這說明該物質(zhì)的磁化已達(dá)到飽和狀態(tài)。m和m分別為飽和時的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度（對應(yīng)于圖中點）。如果再使逐漸退到零，則與此同時也逐漸減少。然而和對應(yīng)的曲線軌跡并不沿原曲線軌跡返回，而是沿另一曲線下降到r，這說明當(dāng)下降為零時，鐵磁物質(zhì)中仍保留一定的磁性，這種現(xiàn)象稱為磁滯，r稱為

3、剩磁。將磁化場反向，再逐漸增加其強(qiáng)度，直到c，磁感應(yīng)強(qiáng)度消失，這說明要消除剩磁，必須施加反向磁場c。c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。圖表明，當(dāng)磁場按mcmcm次序變化時，所經(jīng)歷的相應(yīng)變化為mrmrm。于是得到一條閉合的曲線，稱為磁滯回線。所以，當(dāng)鐵磁材料處于交變磁場中時（如變壓器中的鐵心），它將沿磁滯回線反復(fù)被磁化去磁反向磁化反向去磁。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，這種損耗稱為磁滯損耗?？梢宰C明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比。應(yīng)該說明，對于初始態(tài)為，的鐵磁材料，在交變磁場強(qiáng)度由弱到強(qiáng)依次進(jìn)行磁化的過程中，可以得到面積由小到大向外擴(kuò)張的一簇磁

4、滯回線，如圖所示。這些磁滯回線頂點的連線稱圖鐵磁材料與關(guān)系曲線為鐵磁材料的基本磁化曲線。由此可近似確定其磁導(dǎo)率/。因與非線性，故鐵磁材料的不是常數(shù)，而是隨而變化，如圖所示。在實際應(yīng)用中，常使用相對磁導(dǎo)率r/0。0為真空中的磁導(dǎo)率，鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率可高達(dá)數(shù)千乃至數(shù)萬，這一特點是它用途廣泛的主要原因之一。）曲線的測量方法實驗線路如圖所示。待測樣品為型矽鋼片，勵磁線圈匝數(shù)1；用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度而設(shè)置的探測線圈匝數(shù)2；1為勵磁電流取樣電阻，為.。設(shè)通過勵磁線圈的交流勵磁電流為，根據(jù)安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強(qiáng)（）式中：為樣品的平均磁路，本實驗.。設(shè)的端電壓為，則可得因此，（）式（）中的，均為已知常

5、數(shù)，所以由可確定。圖磁滯回線測量線路樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量是通過探測線圈和22組成的電路來實現(xiàn)的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在交變磁場下由于樣品中的磁通量的變化，在探測線圈中產(chǎn)生的感生電動勢的大?。ǎ┯墒剑ǎ┛赏茖?dǎo)出（）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222式中：2為感生電流；2為積分電容2兩端電壓。設(shè)在時間內(nèi)，2向電容2的充電電量為，則2/2因此22/2如果選取足夠大的2和2，使22/2，則22所以（）由式（）和式（）可得（）式中：2，2，2和均為已知常量（本實驗中2，2，mm2），所以測量2可確定?！緦嶒炓蟆浚ǎ╇娐愤B接：選樣品，按實驗儀上所給的電路圖連接線路，并

6、令.；“選擇”置于位。H和B（即和2）分別接示波器的“輸入”和“輸入”，插孔為公共端。（）樣品退磁：開啟實驗儀電源，對試樣進(jìn)行退磁，即按順時針方向轉(zhuǎn)動“選擇”旋鈕，使從增加至，然后逆時針方向轉(zhuǎn)動旋扭使從最大值降為，其目的是消除剩磁，即退磁過程，確保樣品處于磁中性狀態(tài)，即，如圖所示。圖退磁過程（）觀察磁滯回線：開啟示波器電源，令光點位于坐標(biāo)網(wǎng)格中心，令.，分別調(diào)節(jié)示波器和軸的靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)圖形大小合適的磁滯回線（若圖的頂部出現(xiàn)編織狀的小環(huán)，可適當(dāng)降低勵磁電壓予以消除）。（）觀察基本磁化曲線：按實驗要求（）對樣品進(jìn)行退磁，從開始，逐步提高勵磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大一個套一個的一簇磁滯回線，借助長余輝示波器，可觀察到該曲線的軌跡。（）觀察比較樣品和樣品的磁化性能。（）測曲線：仔細(xì)閱讀測試儀的使用說明，連接實驗儀和測試儀之間的連線。開啟電源，對樣品進(jìn)行退磁后，按測試儀使用說明依次測定.，.，.時的組m和m值，作曲線。（）令.，.測定樣品的m、r，c等參數(shù)。（）取實驗要求（）中的和其相應(yīng)的值，用坐標(biāo)紙繪制曲線，實驗數(shù)據(jù)點數(shù)可