实验16铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定

试验十六铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定 －－79－本试验中用沟通电对铁磁材料样品进展磁化，测得的BH曲线称为“动态磁方法具有直观、便利、快速以及能够在不同磁化状态下〔交变磁化及脉冲磁化等〕进展观看和测量的独特优点。【试验目的】利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线；了解磁性材料的根本特性；了解磁性材料的退磁以及磁熬炼的方法。【试验仪器】CZ-2磁滞回线装置，可隔离变压器，万用表，标准互感器，电键等【试验原理】一、铁磁材料的磁滞性质16-116-1磁滞回线示意图BH有关，而且打算于磁化的历史状况，如图16-1所示。当HHsB几乎不再增加，说明磁化已达饱和。材料H减小，BACAH从HsACAA，形成一个闭合曲线称为“磁滞回线”，其中H0BBB称为“剩余磁感应强度”。要使磁感应强度为零，就必需一r r个反向磁场HHI值即不同c c“磁熬炼“根本磁化曲线”，16-1中曲线OA。各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区分在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。由于铁磁材料的磁滞性质，磁性材料所处的某一状态必定和它的历史有关。为了使样品的磁特性能重复消灭，也就是指所测得的根本磁化曲线都是由原始状态〔H0B0〕开头，在测量前必需进展退磁，以消退样品中的剩余磁性。二、示波器测量磁滞回线的原理如图16-2，为测量铁磁材料动态磁滞回线的原理电路图。将样品制备成闭合的方形〔或环行，然后均匀地绕以磁化线圈N以及副线圈N〔假设是环行样品绕1 2制，则叫罗兰环。16-216-2测量铁磁材料动态磁滞回线的原理电路沟通电压u加在磁化线圈上，R1

为取样电阻，其两端电压u1

x轴输入端上。副线圈N与电阻R及电容C串联成一闭合回路，电容C两端的电压u 加2 2 Cy轴输入端上。ux

〔X轴输入电压〕正比于铁磁样品内的磁场强度H设样品的平均周长为L，磁化电流为i〔瞬时值，依据安培环路定理有：LHdlNiLHLNi1而：u iRx 1所以1u RLH1x N

〔16-1〕R1

,L,N1

1t时刻示波器荧光屏上电子束水平偏转位移的大小〔xux

〕与样品中的磁场强度H成正比。uC

〔Y轴输入电压〕B16-2所示，设样品的横截面积为S，依据电磁感应定律，在匝数为N的副2线圈中，感应电动势为： N d2 2 dt

NSdB2 dt

〔16-2〕此外，在副线圈中的电流为i且电容C上的电量为q时，又有：2 Ri2 22

q 〔16-3〕C上式中，考虑到副线圈N较少，因而自感电动势未加以考虑。2R2

与C都做成足够大，使电容C上的电压降〔uC

〕比起电阻上的qCqRi小到可以无视不计。为此，上式可写成：22 Ri 〔16-4〕2 22结合〔16-〔16-1〕两式，不考虑〔16-〕中的负号〔在沟通电中负号相当于相位差为〕时，且考虑到i

dqd(uCC)

duC C，可得：2 dt dt dtNSdB2 dt

Ri22

duRC C 〔16-5〕2 dt两边积分得uC

B间的瞬时关系：NSu 2 B 〔16-6〕C RC2

，S，R，CY轴上的电压u

2(即uy C

2正比于样品中的磁感强度B。由此可见，在磁化电流变化的一周内，示波器的光点将描绘出一条完整的磁滞回线，并在以后每个周期都重复此过程，这样，在示波器的荧光屏上将会看到一个稳定的磁滞回线图象。测量标定本试验不仅要求能用示波器显示出待测材料的动态磁滞回线，而且能使用示波x〔H轴〕y轴〔B轴〕的每一小格实际代表多少磁感应强度，这就是测量定标问题。对于显示在荧光屏上的磁滞回线如图16-1±Hs及±Bs点的位置,然后在保持示波器增益不变的条件下来进展标定。x轴〔H轴〕标定x轴标定操作的目的是标定Hx〔H轴〕〔16-1〕x轴偏转的大小与电压ux

的关系，就可确定H。具体标定H16-3。图图16-3 x轴标定电路16-2线路中样品的副边短接,R1数值不变,并接入电流表。合上开关K，调整可隔离变压器，使显示在荧光屏上水平线段恰与±Hs间的水平距离相等，假设这时电流表读数为I(电流表用沟通档，指示的是正弦波的有效值 ),其峰值1I = 2I，依据安培环路定律：1m 1I N 2INHs

1mL

1 1 1 (单位：安匝/米)L式中I 单位是安培, L单位用米。1假设荧光屏上水平方向点HSdiv所代表的磁场强度为：

和HS

adiv，则水平轴上每一Sa2H Sa20

1I2 2NLa 2 2N

〔-1div1。y轴〔B轴〕标定y轴标定操作的目的是标定By轴〔B轴〕的每一小格实际代表多少磁感应强度。具体标定B16-4。图16-4 y轴标定电路图M〔其互感系数为MR,R1 2

C均保持原先的数值。合上开关，调整可隔离变压器，使荧光屏上的竖直线段的长度等16-1中的BS

到BS

间的距离。设流经互感器原边的电流的瞬时值为i ，则互感器副边中的互感电动势 为0 0 Mdi00 dt类似于〔16-1〕到〔16-6〕式，di q

du dBM 0iRdt 2 iRC 2 2

RC CNS2 dt 2 dt上式两边积分得

MiB 0NS2结合〔16-6〕式，有2MiB NS2由于初级回路中电流表指示的为i 的有效值I ，所以对应于B的有效值B0 0 有为：MIB 0对应磁感应强度最大值为：B

有MI

NS22MImax2MI

0特斯拉max

NS NS2 2示波器荧光屏上显示的BS

就是这个最大值，即：MIB

max

2MI0S NS NS2 2假设荧光屏上BS强度的大小为：

和BSSbSb2

间的距离为bdivy轴每一div所代表的磁感应2 22 2MIB 0

0NSb2

〔单位：特斯拉div

1。【试验步骤与要求】一、测定磁滞回线16-2连接电路。对样品进展沟通退磁：先调整可隔离变压器至80V，然后渐渐减小电压至零。重升压到80V，保持示波器增益不变，登记HS

，BS

，HC

B各r点坐标值，用div；填下表16-，并在报告中画出示意图。16-1参参量HHHHBBBBSSCCSSrr坐标x1x2x3x4y1yy23y4div留意：磁滞回线应尽量大些，以减小荧光屏读数相对误差。从80V开头，分为8次逐步减小输出电压〔直到0分别读记每条磁滞回线顶点的坐标，描在坐标纸上，并将所描各点连成曲线，就得到根本磁化曲线。x轴〔H轴〕标定16-3连线，且登记以下技术参数：初级线圈N 1200匝；次级线圈N 120匝；标准互感器M0.1H；1 2L0.246m；电容器C105F；样品截面积S8.32104m2。在保持示波器x轴增益不变的条件下，调整电压，使荧光屏上的水平线段等于1H 到H 的长度，登记I值。读三次取平均。登记a，计算H 的值和H 的1S S S 016-2。16-2参参量I11II1213I〔A〕H 1 S2IN1 1La(div)H0HSa2数值流量程的切换！〔2〕定标时，应保持示波器增益不变。y轴〔B轴〕标定16-4连线。在保持示波器yB到B的长度，登记I 值。读三次，取平均值，读b。计算B的值和B的S S 0 S 016-3。16-3参参量I01I02II (A)B S2MINS20030b(div)B 0Bb2S数值四、依据表16-1、表16-2和表16-3的数据，计算剩磁B 和矫顽力H 。r Cy y x xB 3 r 2

B，H0 C

3 4H 。2 0【预习思考题】试述铁磁材料的根本磁化曲线和磁滞回