铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

1、铁磁材料的磁滞回线和根本磁化曲线铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物铁氧体均属铁磁物质。铁磁材料的性能需通过相关曲线及有关参数进行了解，以便根 据不同的需要合理地选取铁磁材料。本实验主要学习铁磁材料有关曲线的描绘方法及材料参 数的测量方法。、实验目的1、认识铁磁物质的磁化规律，比拟两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。2、 测定样品的根本磁化曲线，作卩一H曲线。3、测定样品的He、Br、Hm、Bm和H B 等参数。4、测绘样品的磁滞回线，估算磁损耗。二、实验原理铁磁材料在外磁化场作用下可被强烈磁化，故磁导率很高。另一特征是磁滞， 就是磁化场作用停止后，铁磁

2、物质仍保存磁化状态。 用图形表示铁磁物质磁滞现象的曲线称为磁滞 回线，它可以通过实验测得，如图3.3-1所示。B图3.3-1铁磁材料磁滞回线图当磁化场H逐渐增加时，磁感应强度 B将沿OM增加，M点对应坐标为Hm、Bm, 即当H增大到Hm时、B到达饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线，如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线原路返回，而是沿MR曲线下降，即使磁化场 H减小到零时，B仍保存一定的数值Br, OR表示磁化场为零时的磁感应强度，称为剩余磁感应强度Br 。当反向磁化场到达某一数值时，磁感应强度才降到零。强制磁感应强度B降为零的外加磁化场的大小He,称为矫顽力。当反向继续增加磁化场，反向磁感应强

3、度很快到达饱和M Hm、Bm点，再逐渐减小反向磁化场时，磁感应强度又逐渐增大。图3.3-1还说明，当磁化场按Hm T O T He T-Hm O HeHm次序变化时，相应的磁感应强度B那么沿闭合曲线MRCMRC M变化，这闭合曲线称为磁滞回线。由于铁磁物质处在周期性交变磁场中， 铁磁物质周期性地被磁化，相应的磁滞回线称为交流磁滞回线，它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过程，磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一磁化循环中所消耗的能量，叫做磁滞损耗，在交流电器中应尽量减小磁滞损耗。从铁磁物质的性质和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料矫顽力小，

4、磁滞回线狭长，它所包围的“面积小，在交变磁场中磁滞损耗小，因此适用于电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器中的铁芯等。硬磁材料的特点是矫顽力大，剩磁Br也大,这种材料的磁滞回线“肥胖，磁滞特性非常显著，制成永久磁铁用于各种电表、扬声器中 等，软磁与硬磁材料的磁滞回线如图3.3-2所示。应该说明，当初始状态为 H=B=O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依BR(b)硬磁材料的磁滞回线图3.3-3同一铁磁材料的一簇磁滞回线3.3-5所示。待测样品为EI型矽钢片,图3.3-2软、硬铁磁材料磁滞回线比拟次进行磁化时，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图3.3-3所示，这些磁B滞回线顶点的

5、连线称为铁磁材料的根本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率 卩=，因为BH与H非线性，故铁磁材料的不是常数而要随磁化场H而变化，如图3.3-4所示，铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。观察和测量磁滞回线和根本磁化曲线的线路如图N为励磁绕组，n为用来测量磁感应强度 B而设置的绕组。Ri为UzY(B)GNDUi 、一X(H)R23VL50n1502.5V0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5CZICZItIZZItOC口 CZItOtOtO Q，那么近似有CdQdu?又因为i 2=Cdtdt所以；=CR2dUdt由3.3-

6、2、 3.3-3两式可得CR2n、S均为常数，所以由 U2可确定B。3.3-5中的Ui和U2分别加到示波器的“ X输入和“ Y输入端便可 曲线，如将U1和U2加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应等参数。B= 2 U2 nS上式中C、R2、综上所述，将图 观察到样品的BH 强度Bm、剩磁Br、矫顽力He、磁滞损耗BH以及磁导率三、实验仪器TH MHC型智能磁滞回线测试仪包括实验仪、测试仪。双踪示波器。四、实验内容及要求1、 连接电路：选择样品1按实验仪上所给的电路图连接线路， 并令R1=2.5 Q, “ U选择 置于0位置。Uh和Ub 即5和U分别接示波器的“ X输入和“ Y输入，插孔“

7、丄 为公共端。2、 样品退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U选择旋钮， 令U从0增到3V,然后逆时针方向转动旋钮， 将U从最大值降为0V,其目的是消除剩磁， 确保样品处于磁中性状态，即 B=H=0。3、 观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标原点0, 0,令U=2.2V，并分别调节示波器 X和Y轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小适宜的磁滞回线。假设图形顶部 出现编织状的小环， 这是因为U2和B的相位差等因素引起的畸变，可降低励磁电压 U予以消除。4、 观察根本磁化曲线，按步骤 2对样品进行退磁，从 U=0开始，逐档提高励磁电压， 将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线就是 样品的根本磁化曲线，借助长余辉示波器便可观察到该曲线的轨迹。5、观察和比拟样品1和样品2的磁化性能。6、测绘1 H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明，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，依次测定U=0.5、1.0、1.2, 3.0V时十组Hm和Bm值，作1H曲线。7、 令U=3.0V , R1=2.5 Q ,测定样品的 Bm, Br, Hc和BH等参数。8、 取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制 B H曲线如何取数？取多少组 数据？自行考虑，并估算曲线所围面积。五、思考题：1、如何利用测试仪比拟样