铁磁材料的磁滞回线1剖析

1、 铁磁材料磁化的过程中，在从饱和铁磁材料磁化的过程中，在从饱和 点减小外磁场时，相应的磁感应强度点减小外磁场时，相应的磁感应强度 要高于初始磁化时的磁感应强度，它要高于初始磁化时的磁感应强度，它 的减小要比磁场强度的降低的减小要比磁场强度的降低“缓慢缓慢” 或者或者“滞后滞后” 。磁性材料的这种特。磁性材料的这种特 性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称 为磁滞回线为磁滞回线。 一、实一、实 验验 目目 的的 1 1、认识铁磁材料的磁化规律，比较两种典型的、认识铁磁材料的磁化规律，比较两种典型的 铁磁物质的动态磁特性铁磁物质的动态磁特性 . . 2 2、掌握磁滞、磁滞

2、回线和磁化曲线的概念，加、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加 深对铁磁材料的剩磁、矫顽力、磁滞损耗及磁导深对铁磁材料的剩磁、矫顽力、磁滞损耗及磁导 率等主要物理量的理解率等主要物理量的理解. .测定样品测定样品Hm ,Bm ,Hc ,Br 等参数。等参数。 3 3测绘测绘 H H曲线及基本磁化曲线：曲线及基本磁化曲线： 4 4测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 二、实二、实 验验 原原 理理 若在由电流产生的磁若在由电流产生的磁 场中放入铁磁材料，铁磁场中放入铁磁材料，铁磁 材料内部的磁场强度材料内部的磁场强度 H H和和 磁感应强度磁感应强度B B

3、有以下关系有以下关系： 对铁磁材料来说，磁导率对铁磁材料来说，磁导率 不是一个常量，而是随不是一个常量，而是随 H H的变化而改变的物理量，的变化而改变的物理量， 即即 = =f(Hf(H）为非线性函数，为非线性函数， 所以，所以，B B与与H H的关系也是非的关系也是非 线性的。线性的。 HB 铁磁材料在反复磁化的过程中，铁磁材料在反复磁化的过程中， H-BH-B之间的变化过程如图所示之间的变化过程如图所示, ,图图 中的原点中的原点o o表示磁化前铁磁材料处于表示磁化前铁磁材料处于 B=H=0B=H=0，当磁场当磁场H H从零开始增加时，磁从零开始增加时，磁 感应强度感应强度B B随之缓慢

4、上升，如线段随之缓慢上升，如线段oaoa所所 示，继之示，继之B B随随H H迅速增长，如迅速增长，如abab所示，所示， 其后其后B B的增长又趋缓慢，并当的增长又趋缓慢，并当H H增至增至H Hm m 时，时，B B到达饱和值到达饱和值B Bm m，oabmoabm称为起始磁称为起始磁 化曲线化曲线。 o a b m H B Hm Bm 当磁场从当磁场从H Hm m逐渐减小至零，逐渐减小至零， 磁感应强度磁感应强度B B并不沿起始磁并不沿起始磁 化曲线恢复到化曲线恢复到“o o”点，而是点，而是 沿另一条新的曲线沿另一条新的曲线mrmr下降，下降， 也减小，但也减小，但B B的变化滞后于的

5、变化滞后于H H 的变化，当的变化，当H=0H=0时，时，B B不为零，不为零， 而保留剩磁而保留剩磁B Br r。 m r 0 Br H B 当磁场反向从当磁场反向从o o逐渐逐渐 变至变至- -H Hc c时，磁感应强时，磁感应强 度度B B消失，说明要消除消失，说明要消除 剩磁，必须施加反向磁剩磁，必须施加反向磁 场，场， H Hc c 称为矫顽，它的大 称为矫顽，它的大 小反映铁磁材料保持剩小反映铁磁材料保持剩 磁状态的能力，线段磁状态的能力，线段rcrc 称为退磁曲线。称为退磁曲线。 -HC r c 0 H B 图还表明，当磁场图还表明，当磁场 按按H Hm m0-H0-Hc c-H

6、-Hm m 0 H0 Hc c 次序变化，次序变化， 相应的磁感应强度相应的磁感应强度B B 则沿闭合曲线则沿闭合曲线 mrcmmrcm r r c c m m变化，这一变化，这一 闭合曲线称为磁滞回闭合曲线称为磁滞回 线线。 Hm -Hm 0 m r c m r c B H 三、实三、实 验验 方方 案案 E E待测样品为型矽钢片待测样品为型矽钢片 R R1 1为励磁电流取样电阻。为励磁电流取样电阻。 I I通过通过N N的交流励磁电流的交流励磁电流 N N为励磁绕组为励磁绕组 n n为用来测量磁感应强度为用来测量磁感应强度B B而设置的绕组，而设置的绕组， E R1 N n n R2 C

7、y x 实验线路实验线路 样品的磁化场强样品的磁化场强 ： L为样品平均磁路。为样品平均磁路。式中的式中的N N、L L、R R1 1均为已知常数均为已知常数 样品的磁感应强度样品的磁感应强度 绕组绕组n n和和R R2 2、C C2 2电路给定，电路给定，S S为样品绕组线的截面积为样品绕组线的截面积 综上所述，将综上所述，将U U1 1和和U U2 2分别加到示波器的分别加到示波器的“x x输入输入” 和和“y y输入输入”便可观察样品的便可观察样品的B BH H曲线；如将曲线；如将U U1 1 和和U U2 2加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和

8、磁感应强度磁感应强度B Bm m、剩磁剩磁B Br r、矫顽力矫顽力H Hc c、磁滞损耗磁滞损耗 BHBH 以及磁导率以及磁导率 等参数。等参数。 1 1 U LR N H 2 22 U nS RC B 四、实四、实 验验 装装 置置 型磁滞回线实验仪、 微 机型磁滞回线组合实验仪 FB310C FB310A 五、实五、实 验验 内内 容容 操作指南 1.电路连接。选样品1按实验仪上所给的电路图连 接线路，令 ，“U选择” 置于0位。 和 分别接示波器的“X输入”和“Y输入”。 2.样品退磁。 3.观察磁滞回线。令 ，调节示波器，出 现磁滞回线。 5 . 2 1 R 1 U 2 U VU2

9、. 2 操作指南（续1） 4.观察基本磁化曲线。对样品进行退磁，从U=0开 始提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小 到大的一族磁滞回线。这些磁滞回线的顶点就 是样品的基本磁化曲线，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2的磁化性能。 6.测绘曲线。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，从U=0开始， 逐档提高励磁电压，依次测定10组H和B值。作 曲线 操作指南（续2） 7.令 测定样品1的特性参数。 8.取步骤7中的H和B的对应值，用坐标纸绘制B-H 曲线，并估算曲线所围面积（磁滞损耗）。 5 . 2,0 . 3 1 RVU 六、数据处理 按照

10、实验内容的要求，记录所需的数据， 自己画数据表格。 作图。 测绘测绘 H H曲线及基本磁化曲线：曲线及基本磁化曲线： 接通实验仪和测试仪之间的连线。对样品进行如图所示之接通实验仪和测试仪之间的连线。对样品进行如图所示之退退 磁磁，然后依此测定，然后依此测定U=0.5U=0.5，1.01.0，1.21.2，1.51.53.0V3.0V时的十组时的十组H Hm m、 B Bm m值，作值，作 H H曲线。曲线。 电压值电压值V 0.51.01.21.51.82.02.22.52.73.0 F(Hz)F(Hz) Hc(A/m) Br(T)Br(T) Hm(A/m) Bm(T)Bm(T) BH 样品1

11、 电压值电压值V 0.51.01.21.51.82.22.52.73.0 F(Hz)F(Hz) Bm(T)Bm(T) Hm(A/m) Br(T)Br(T) Hr(A/m) BH 样品2 B、测绘样品的磁滞回线的数据表格测绘样品的磁滞回线的数据表格 （不做）（不做） H Hc c= = ，B Br r= = ，B Bm m= = ，BH=BH= 。 H104(A/m)B102(T)H104(A/m)B102(T)H104(A/m)B102(T) N0 N0N0 【思考题思考题】 （）观察样品和样品的磁滞 回线的不同，说明样品和的磁性优 劣？哪个样品为软磁材料，哪个样品为 硬磁材料？ （）变压器铁

12、心用矽钢片叠合制 成，为什么要用磁性能好的软磁材料制 作？ 铁磁材料磁化的过程中，在从饱和铁磁材料磁化的过程中，在从饱和 点减小外磁场时，相应的磁感应强度点减小外磁场时，相应的磁感应强度 要高于初始磁化时的磁感应强度，它要高于初始磁化时的磁感应强度，它 的减小要比磁场强度的降低的减小要比磁场强度的降低“缓慢缓慢” 或者或者“滞后滞后” 。磁性材料的这种特。磁性材料的这种特 性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称 为磁滞回线为磁滞回线。 E E待测样品为型矽钢片待测样品为型矽钢片 R R1 1为励磁电流取样电阻。为励磁电流取样电阻。 I I通过通过N N的交流励磁电流的

13、交流励磁电流 N N为励磁绕组为励磁绕组 n n为用来测量磁感应强度为用来测量磁感应强度B B而设置的绕组，而设置的绕组， E R1 N n n R2 C y x 实验线路实验线路 五、实五、实 验验 内内 容容 操作指南 1.电路连接。选样品1按实验仪上所给的电路图连 接线路，令 ，“U选择” 置于0位。 和 分别接示波器的“X输入”和“Y输入”。 2.样品退磁。 3.观察磁滞回线。令 ，调节示波器，出 现磁滞回线。 5 . 2 1 R 1 U 2 U VU2 . 2 操作指南（续1） 4.观察基本磁化曲线。对样品进行退磁，从U=0开 始提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小 到大的一族磁滞回线。这些磁滞回线的顶点就 是样品的基本磁化曲线，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2的磁化性能。 6.测绘曲线。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，