磁滞回线的测量试验报告

1、实验名称： 用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线 姓名 学号 班级评桌号 教室基础教学楼1101 实验日期2016年 月 日 节此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实验报告！ 并携带计算器，否则实验无法按时完成!一、实验目的：1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导 率的的概念。2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。二、实验仪器1 .双踪示波器2 . DH4516埋磁滞回线测量仪000.。口总工,

2、厚|d三、实验原理（一）铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几个重要概念1、饱和磁感应强度 以、饱和磁场强度HS和磁化曲线铁磁材料未被磁化时，H和B均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则铁磁材料内部的磁场强度H与磁感应强度B也随之变大，其B-H变化曲线如图1 （OS曲线所示。到S后，B几乎不随H的增大而增大， 此时，介质的磁化达到饱和。与 S对应的HS称饱和磁场强度，相应的 Bs称饱 和磁感应强度。我们称曲线 OS为磁性材料的磁化曲线。H逐步退到零，B也逐渐减小，但 B即：其轨迹并不沿原曲线 SO,而B不为零，而是等于 B ,

3、说明铁2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线当铁磁质磁化达到饱和后，如果使的减小“跟不上” H的减小（B滞后于H） 是沿另一曲线Sb下降。当H下降为零时,Br磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现象叫磁滞现象, 叫剩磁。若要完全消除剩磁 B ,必须加反向磁场，当 B=0时磁场的值H为铁磁质的矫顽力。当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。 反向磁场减小到零,同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线成为一闭合曲线，这个闭合曲线称为磁滞回线，如图 2所示。3、基本磁化曲线对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流Ii、I2、.I n,则相应的磁场强度为

4、H、降、.H3,在每一磁化电流下反复交换 电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选定的磁场值下，使其方向反复发生 几次变化（如 Hif- HifHif- H：），这样操作的结果，是在每一个电流 下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞回线。我们把原 点O和各个磁滞回线的顶点 ai、a2、.所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁 化曲线，如图3所示。图3基本磁化曲线（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理1、示波器显示B-H曲线原理线路由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根 据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量装置必须具 备三个功能： 提供使

5、样品磁化的可调强度的磁场（磁化场） 可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度图4磁滞回线的测量原理图图4是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量装置原理图：首先将待测的铁磁物质制成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈N匝，由它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈 Nb匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化过程。如图4,设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N中通过励磁电流Ii时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律：即：H= NL-I iRi两端电压 U为：U i= I i Ri= LRlH(1)由(i)式可知

6、，若将电压Ui输入示波器X偏转板时，示波器上任一时刻电子束 在冲由的偏转正比于磁场强度 H。为了追踪测量样品内的磁感应强度 B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈 N, B通过副线圈Nb中由于磁通量变化而产生的感应电动势e来测定。根据电 磁感应定律：即： g=*(NbB§B=4/ £ dt为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R与电容C,电阻R与电容C勾成一个积分电路，止匕时e =iRz+U（i为感生1电流，U为积分电容两端电压），适当选择R与电容C,使R?一 则电容两端的3 C电压U防：Uc等C2Sb由（2）式可知，若将电压U渝入示波器的

7、Y偏转板，示波器上任一时刻电子 束在Ytt的偏转正比于样品中的磁感应强度 Bo这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U, Y偏转板接以，示波器屏上即 可显示磁化过程。2、示波器的定标为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。即：确定示波器 的冲由的每格彳t表多少htt （A/m） , Yffl每格代表多少B（T）。在示波器斓转板上UX、Y偏转板U可准确测量，且R、R、CS为已知的标准 元件的情况下，设&为示波器件由的电压灵敏度，X为水平方向的位移格数；Sy为示波器Ytt的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；则:UX=SX ;U丫=SY（3）将（3）代入（1）、 （2）得：H=

8、（4）B= （5）四、实验内容（一）熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期1、实验前准备将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz,幅度值适中；示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节 X、Y位移旋钮使光点居中用标准信号校准示波器 X、Y轴灵敏度旋钮，（注意：三个微调旋钮逆时针旋到底）请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期： （二）显示和观察两种样品在 25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号下的磁 滞回线图形1、实验准备1）按图4所示的原理线路检查接线连接是否正确2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。3）调示波器显示工作方式为 X-Y方式。

9、示波器X输入为AC方式，测量 采样电阻R的电压U;示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压 U。4）接通示波器和DH4516cs动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器 辉度及X、Y位移旋钮使光点居中。1)2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节“幅度调节”旋钮，使示波器 显示的磁化曲线上B值增加缓慢，达到饱和。改变示波器上X、Y轴的灵敏度， 调节R、R的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。2）分别观测频率为、，不同频率下的磁滞回线形状（注意：由于铁磁 材料的磁化状态与磁化历史有关， 磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。 观测

10、每一频率下的磁滞回线前，必须使幅度值降为零。否则，观测无意义）。3）换样品2重复上述过程结论：1、（样品1）磁滞回线形状与信号频率关系：02、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系:3、样品1、样品2磁滞回线形状比较:（三）测量 样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度 R、饱和磁场强度 HS 和磁滞回线（本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得磁滞回线。只要调节示波器上X、Y轴的灵敏度，调节Ri、R的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形，即可测量矫顽力、饱和磁 感应强度R、饱和磁场强度HSo ）请在下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力K、饱和磁感应强度a和饱

11、和 磁场强度H2-1、样品1测量数值记录表（信号源频率取 100Hz; Ri=S= Sy=)表 1 (参数：L=0.130m, S=X 10-4吊，N=100T, Nb=100T C= X10-6F)序号1234567891011X/格0H/(A/m)Y/格丫2/格B1/mTB2/mT计算 HS =; Bs = ; Hc= 2、样品1磁滞回线图形3、样品2测量数值记录表表2 （ 参数如上；信号源频率取 100Hz ; R 1=R2=SS二）序号1234567891011X/格0-400H/(A/m)Yi/格丫2/格Bi/mTB2/mT计算 HS =; Bs = ; H= 4、样品2磁滞回线图形（四）测量样品的基本磁化曲线（选择样品1）先将样品退磁,然后从零开始不断增大电流，记录各磁滞回线顶点的和H值,（注意基本磁化曲线与磁化曲线的不同）表3样品1的基本磁化曲线数据心口.4n4r-7Q64 nrr p1n234567891UX/怕UH/z/Y/格B/mT样品1基本磁化曲线1 ;I ： J L , J ., ： ：1J r