2016磁滞回线的测量(实验报告)

《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》石家庄铁道大学物理实验中心第2页共10页石家庄铁道大学物理实验中心第4页共10页实验名称：用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线评分姓名 学号班级评分桌号 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！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、实验仪器双踪示波器DH4516C型磁滞回线测量仪三、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BS、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。图1磁性材料的磁化曲线图2磁滞回线和磁化曲线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H逐步退到零，B也逐渐减小，但B的减小“跟不上”H的减小（B滞后于H）。即：其轨迹并不沿原曲线SO，而是沿另一曲线Sb下降。当H下降为零时，B不为零，而是等于Br，说明铁磁物质中，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，Br叫剩磁。若要完全消除剩磁Br，必须加反向磁场，当与电容C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适当选择R2与电容C，使R2则电容两端的电压Uc为：Uc=(2)由（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，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X轴的每格代表多少H值(A/m)，Y轴每格代表多少B(T)。在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；则：UX=SxX；UY=SYY(3)将（3）代入（1）、（2）得：H=(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①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz，幅度值适中；②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③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。示波器X输入为AC方式，测量采样电阻R1的电压U1；示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压Uc。4）接通示波器和DH4516C型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。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）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R1、R2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25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz，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：。2、（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BS、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R1、R2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BS、饱和磁场强度HS。)请在下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力HC、饱和磁感应强度BS和饱和磁场强度HS1、样品1测量数值记录表（信号源频率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=）表1（参数：L=0.130m，S=1.24×10-4m2，N1=100T，N2=100TC=1.0×10-6F）序号1234567891011X/格5.00H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/mT计算HS=；BS=；HC=2、样品1磁滞回线图形3、样品2测量数值记录表序号1234567891011X/格5.00H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/mT表2(参数如上；信号源频率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=)计算HS=；BS=；HC=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B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序号12345678910X/格