铁磁材料的磁滞回线

1、磁滞回线基本磁化曲线磁滞回线基本磁化曲线电磁学系列 7浙江大学物理实验中心浙江大学物理实验中心 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、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念

2、，加深对铁磁材料的剩磁、矫顽力、概念，加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磁滞损耗及磁导率等主要物理量的理解. . 2 2、认识铁磁材料的磁化规律，比较两、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种典型的铁磁物质的动态磁特性 . . 3 3、掌握用示波器法观测磁滞回线的基、掌握用示波器法观测磁滞回线的基本原理本原理。 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 有以下关系有以下关系： 对铁磁材料来说，磁导率

3、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随之缓慢上升，如线段随之缓慢上升，如线段oaoa所所示，继之示，继之B

4、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。oabmHBHmBm 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，而点，而是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

5、磁B Br r。mr0BrHB 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。 -HCrc0HB 图还表明，当磁场图还表明，当磁场按按H Hm m0-0-H Hc c-H Hm m 0 0 H 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

6、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-Hm0mrcmrcBH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，ER1Nn nR2CXY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

7、 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。 11ULRNH222UnSRCB 四、实四、实 验验

8、 装装 置置交变电源交变电源间隔间隔0.30.3V V样品材料样品材料E E实验时采用导线将元件实验时采用导线将元件连接成所需要的电路连接成所需要的电路同一点同一点实验组合板实验组合板微机测试仪微机测试仪附微机测试仪的使用附微机测试仪的使用 1 1 按【功能】直到显示【按【功能】直到显示【H BH B】，】，【TESTTEST】然后按【确认】，然后按【确认】， 2 2 两窗口显示【。】稍等片刻，两窗口显示【。】稍等片刻，如出现【如出现【GOODGOOD】则表示正常，可以测量。则表示正常，可以测量。 3 3 再按【功能】两窗口显示【再按【功能】两窗口显示【H BH B】【TESTTEST】 4

9、4 接着按【功能】两窗口显示【接着按【功能】两窗口显示【HSHOWHSHOW】【BSHOWBSHOW】 5 5 紧接着按【功能】出现两窗口显示紧接着按【功能】出现两窗口显示【No XNo X】重复按【功能】，则出现重复按【功能】，则出现H H，B B的数据。记录所有大约的数据。记录所有大约300300个数据，作出个数据，作出取舍后，保留取舍后，保留4040个数据作出磁滞回线。个数据作出磁滞回线。示波器示波器x-yx-y显示设置显示设置示波器面板示波器面板1 按显示按显示DISPLYDISPLY步骤步骤2 将格式由将格式由 YT YT 设置成设置成 YXYX五、实五、实 验验 内内 容容1 1、

10、观测样品的磁滞回线、观测样品的磁滞回线 a a、电路连接电路连接 按原理图所示的电路接线，将按原理图所示的电路接线，将电压选择电压选择5.65.6孔令孔令U U小于小于2 2V V , ,并令并令R R1 1=5=5 ，U UH H和和U UB B（即即U U1 1和和U U2 2）分别接分别接示波器的示波器的“x x输入输入”和和“y y输入输入”。 b b、观测磁滞回线：观测磁滞回线： 开启示波器采用开启示波器采用X-YX-Y显示，并显示，并分别调节示波器分别调节示波器x x轴和轴和y y轴灵敏度，轴灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线，若图形顶部出现

11、编织状的滞回线，若图形顶部出现编织状的小环，如图所示，这时可降低励磁小环，如图所示，这时可降低励磁电压电压U U予以消除）予以消除）测试过程测试过程2 2、滞回线滞回线H-BH-B参数的测试参数的测试 A A：用微机测试仪记录磁滞回线上若干点的（用微机测试仪记录磁滞回线上若干点的（H H、B B）值，值，用坐标纸绘制用坐标纸绘制B BH H曲线（可利用计算机程序绘制）曲线（可利用计算机程序绘制） 注意：注意： 特殊点的测量，如特殊点的测量，如H Hm m , ,B Bm m , ,H HC ,C ,B Br r。 测量曲线所围面积测量曲线所围面积微机测试仪使用演示微机测试仪使用演示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 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) N0N0N03、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。对样接通实验仪和测试仪之间的连线