大学物理实验报告磁滞回线研究.docx

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1、 大学物理实验报告-磁滞回线研究x 磁滞回线讨论 班级姓名学号 一、试验目的：a.讨论磁性材料的动态磁滞回线； b. 了解采纳示波器测动态磁滞回线的原理； c.利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度B,磁场强度 H 二、试验仪器：一般型磁滞回线试验仪 DH 4516。 试验原理：当材料磁化时，磁感应强度 B不仅与当时的磁场强度 H有关，而且 打算于磁化的历史状况，如图 232-1所示。曲线OA表示铁磁材料从没有磁性 开头磁化，磁感应强度B随H的增加而增加，称为磁化曲线。当 H增加到某一 值HS时，B几乎不再增加，说明磁化已到达饱和。材料磁化后，如使H减小， B将不沿原路返回，而是沿另一条曲线A

2、CA下降。当H从-HS增加时，B将沿AC A 曲线到达A ,形成一闭合曲线称为磁滞回线，其中H=O时，B=Br，Br称为剩 余磁感应强度。要使磁感应强度 B为零，就必需加一反向磁场-Hc, HC称为矫顽 力。为了使样品的磁特性能重复消失，也就是指所测得的根本磁化曲线都是由原 始状态(H=0,B=0)开头，在测量前必需进展退磁，以消退样品中的剩余磁性。 ft) 2-3-21 B-Hie滞回线 1 ?示波器测量磁滞回线的原理 图232-2所示为示波器测动态磁滞回线的原理电路。将样品制 成闭合的环形，然后匀称地绕以磁化线圈N1及副线圈N2 ,即所 谓的罗兰环。沟通电压U加在磁化线圈上，Ri为取样电阻

3、，其 两端的电压Ul加到示波器的X轴输入端上。副线圈N2与电阻 R2和电容串联成一回路。电容 C两端的电压U加到示波器的y 输入端上。 图2,3,2 2用示渡器稱动态磁滯回线的腹理图 （1）UX（X轴输入）与磁场强度H成正比，若样品的品均周长为l， 磁化线圈的匝数为 Ni，磁化电流为ii （瞬时值），依据安培 环路定理，有Hi=Ni ii,而Ui =引，所以 R1I uiH（i） Ni 由于式中Ri、I和Ni皆为常数，因此，该式清晰地说明示波 器荧光屏上电子束水平偏转的大小（Ui ）与样品中的磁场强度 （H）成正比。 （2）UC（ y轴输入）在肯定条件下与磁感应强度 B成正比 设样品的截面积为

4、S,依据电磁感应定律，在匝数为N2的副线 圈中，感应电动势应为 dB E2 =-N2S（ 2） dt 此外，在副线圈回路中的电流为i2且电容C上的电量为q时, 又有 q E2 7i2 （3） C 考虑到副线圈匝数N2较小，因而自感电动势未加以考虑，同 时，R2与C都做成足够大，使电容 C上的电压降（Uc=qC） 比起电阻上的电压降R2i2小到可以忽视不计。于是式（3）可 以近似的改写为 (4) 将关系式i2 =dq =Cduc代入式（4）,得 dt dt E2= R E2 = R2C du c dt (5) 将上式与式（2）比拟，不考虑其负号（在沟通电中负号相当 于相位差 ）时，应有 TOC

5、o 1-5 h z dBduc N2SR2C - dtdt 将两式两边对时间积分，由于 B和比都是交变的，故积分常 数为0。整理后得 (6)U-” (6) R2C 由于N2、S、R2和C皆为常数，因此该式说明了示波器的荧 光屏上竖直方向偏转的大小（UC）与此干起那股（B）成正比。 由此可见，在磁化电流变化的一周期内，示波器的光点将描 绘出一条完整的磁滞回线，并在以后每个周期都重复此过程， 这样在示波器的荧光屏上将看到一稳定的磁滞回线图线。 （3）测量标定 本试验不仅要求能用示波器显示出待测材料的动态磁滞回 线，而且要能使用示波器定量 观看和分析磁滞回线。因此，在试验中还需确定示波器荧光 屏上X

6、轴（即H轴）的每一小格实际代表多少磁场强度，y 轴（即B轴）的每一小格实际代表多少磁感应强度，这就是 测量标定问题。 图2,3.2 3回 图2,3.2 3回的实乐电賂 1） X轴（H轴）标定 X轴标定操作的目的是标定 H。详细而言就是确定示波器荧 光屏X轴（即H轴）的每一小格实际代表多少磁场强度。由 式（1）可见，若设法测出光点沿 X轴偏转的大小与电压Ui 的关系，就可确定H。详细标定H的线路图如图232-4所 示。其中沟通电表A用于测量（请留意A的指示是io的有 效值Io）。调解Io使荧光屏上水平线长度为 MX格，它对应于 Ui且为峰峰值，即2?.2Ro ,因此，每一小格所代表的Ui的 值为

7、2. 2R1I0Mx。这样由式（1）就可知荧光屏每一小格所 代表的磁场强度H是 IM X 图2.3.2-4 r抽（H轴）标宦堤踣图 值得留意的是，标定线路中应将被测样品去掉，而代之以一 纯电阻Ro。这主要是由于被测样品室铁磁材料，它的 B和 H的关系是非线性的，从而使电路中的电流产生非正弦形畸 变。Ro起限流作用，标定操作中应使Io不超过Ro允许的电 流。 2）y轴（B轴）标定 (9 (9) y轴标定操作的目的是标定 B,详细而言就是确定y轴（B 轴）的每一小格实际代表多少磁感应强度。 详细标定B的线 路如图232-5所示。图中M是一个标准互感器。 图23.2-5 ，轴（B轴标定线路图 流经互

8、感器原边的瞬时电流为 io,则互感器副边中的感应电 动势Eo为 Eodi Eo dio dt 类似于式（5），又有 TOC o 1-5 h z di odu C MR2 C dtdt 对上式两边积分，可得 (8)Mi o (8) R2C 由于A测出的是io的有效值Io,所以对应于UC的有效值Uc， U C = MI o / R2C 而相应的峰峰值为2?2MloR2C 若此时对应UC峰峰值的垂直线总长主度为 My ,贝肪依据（6） 可得，y轴每一小格所代表的磁感应强度为 22MI O Bo一 N2SM y 应留意试验中，不要使Io超过互感器所允许的额定电流值。 四、试验步骤：1仪器的调整 按图2

9、32-3所示线路接线，调整示波器，使光点调至荧光屏 正中心。调整调压变压器，从零开头逐步增大磁化电流，使 磁滞回线上的B值能到达饱和。示波器的x、y轴衰减置“ 1” 挡，可适当调整x、y的增幅，使荧光屏上得到大小适中的磁 滞回线。记住此时磁化电流I的大小。 2.量动态磁滞回线 （1）.样品退磁，把调压器的输出电压从最大值缓慢调至零，样品 即被退磁。 将电流调至I ,以每小格为单位测若干组 B、H的坐标值。记 住回线顶点（A）、剩磁（Br）、矫顽力（HC）三个点的读数 （留意此后，示波器的X轴增幅，y轴增幅肯定不要转变， 以便进展H、B标定）。 标定H和B,分别按图232-4、图232-5接线。 （4）.测磁化曲线，即测量大小不同的各个磁滞回线的顶点的连接。 （5）.转变磁化电流的频率，观看磁滞回线的变化规律。 五、留意事项： 不要使Io超过互感器所允许的额定电流值。 在测量前必需进展退磁，以消退样品中的剩余磁性。 六、总结分析： 1. X轴标定操作的目的是标定 H。每一小格所代表的磁场强度是 II22N1o H 0 IM X 2. y轴标定操作的目的是标定B, y轴每一小格所代表的磁感应强 度为 Bo 2 . 2MI N2SM