用示波器觀察鐵磁材料的動(dòng)態(tài)磁滯回線_實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、1BHaBBsca'b'H HmoBrHc圖1 起始磁化曲線和磁滯回線用示波器觀察鐵磁材料動(dòng)態(tài)磁滯回線 用示波器觀察鐵磁材料動(dòng)態(tài)磁滯回線【摘要】 【摘要】鐵磁材料按特性分硬磁和軟磁兩大類，鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線，反映該 材料的重要特性。軟磁材料的矯頑力 Hc 小于 100A/m，常用做電機(jī)、電力變壓器的鐵芯和 電子儀器中各種頻率小型變壓器的鐵芯。磁滯回線是反映鐵磁材料磁性的重要特征曲線。 矯頑力和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B

2、s、剩磁 Br P 等參數(shù)均可以從磁滯回線上獲得.這些參數(shù)是鐵磁 材料研制、生產(chǎn)、應(yīng)用是的重要依據(jù)。 【關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞】磁滯回線 示波器 電容 電阻 Bm Hm Br H【引言 引言】鐵磁物質(zhì)的磁滯回線能夠反映該物質(zhì)的很多重要性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用示波器的 X 輸入端和 Y 輸入端在屏幕上顯示的圖形以及相 關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)分析形象磁滯回線的一些因素,并根 據(jù)數(shù)據(jù)的處理得出動(dòng)態(tài)磁滯回線的大致圖線。 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 認(rèn)識(shí)鐵磁物質(zhì)

3、的磁化規(guī)律，比較兩種典型的鐵磁物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁化特性。2. 測(cè)定樣品的 HD、Br、BS 和（Hm·Bm）等參數(shù)。3. 測(cè)繪樣品的磁滯回線，估算其磁滯損耗。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 【實(shí)驗(yàn)儀器】電阻箱(兩個(gè)),電容(3-5 微法)，數(shù)字萬(wàn)用表，示波器，交流電源，互感器。【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)原理】鐵磁物質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的材料。鐵、鈷、鎳及其眾多合金以及含鐵的氧化物（鐵氧體）均屬鐵磁物質(zhì)。其特征是在外磁場(chǎng)作用下能被強(qiáng)烈磁化，故磁導(dǎo)率

4、μ很高。另一特征是磁滯，即磁化場(chǎng)作用停止后，鐵磁質(zhì)仍保留磁化狀態(tài)，圖 1 為鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與磁化場(chǎng)強(qiáng)度 H 之間的關(guān)系曲線。圖中的原點(diǎn) O 表示磁化之前鐵磁物質(zhì)處于磁中性狀態(tài)，即 B＝H＝O，當(dāng)磁場(chǎng) H 從零開始增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨之緩慢上升，如線段 oa 所示，繼之 B 隨 H 迅速增長(zhǎng)，如 ab 所示，其后 B 的增長(zhǎng)又趨緩慢，并當(dāng) H 增至 HS 時(shí)，B 到達(dá)飽和值 BS，oabs 稱為起始磁化曲 線。圖 1 表

5、明，當(dāng)磁場(chǎng)從 HS 逐漸減小至零，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到“O”點(diǎn)，而是沿另一條新的曲線 SR 下降，比較線段 OS 和 SR 可知，H 減小 B 相應(yīng)也減 小，但 B 的變化滯后于 H 的變化，這現(xiàn)象稱為磁滯，磁滯的明顯特征是當(dāng) H＝O 時(shí)，B 不為零，而保留剩磁 Br。當(dāng)磁場(chǎng)反向從 O 逐漸變至－HD 時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 消失，說(shuō)明要消除剩磁，必須施加反 向磁場(chǎng)，HD 稱為矯頑力，它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能

6、力，線段 RD 稱為退磁曲線。圖 1 還表明，當(dāng)磁場(chǎng)按 HS→O→HD→-HS→O→HD´→HS 次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 則沿閉合曲線 變化，這閉合曲線稱為磁滯回線。所以，當(dāng)鐵磁材料處于交變磁場(chǎng) S SRD ? S D R ? ?中時(shí)（如變壓器中的鐵心） ，將沿磁滯回線反復(fù)被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在 此過(guò)程中要消耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱為磁滯損耗，可以證明，磁滯損耗與磁滯回線所圍

7、面積成正比。3(2)dtd n ? ? ? 2? ? dt n21 ? ?? ? ? dt nS S B 21 ? ?S 為樣品的截面積。如果忽略自感電動(dòng)勢(shì)和電路損耗，則回路方程為B U R i ε 2 2 2 ? ?式中 為感生電流，UB 為積分電容 C 兩端電壓,設(shè)在Δt 時(shí)間內(nèi)，i2 向電容 的充電電量 2 i 2 C為 Q，則CQ UB ? CQ R i ε 2 2 2 ? ? ?如果選取足夠大的 R2 和 C，使 i2R2&g

8、t;> Q/C，則 2 2 2 R i ? ?∵ dtdU C dtdQ i B2 2 ? ?(3) dtdU R C ε B2 2 2 ? ?由（2） 、 （3）兩式可得（4） B22 U S N CR B ?上式中 C、R2、n 和 S 均為已知常數(shù)。所以由 UB 可確定 B0綜上所述，將圖 5 中的 UH 和 UB 分別加到示波器的“X 輸入”和“Y 輸入”便可觀察樣品的 B－H 曲線；如將 UH 和 U

9、B 加到測(cè)試儀的信號(hào)輸入端可測(cè)定樣品的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 BS、 剩磁 Rr、矯頑力 HD、磁滯損耗〔WBH〕以及磁導(dǎo)率 µ 等參數(shù)。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】一 根據(jù)線圈阻值估計(jì)線圈匝數(shù)1 按照?qǐng)D示連接電路;2 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,使電流表和電壓表的示數(shù)超過(guò) 2/3 表盤,然后記錄電壓表電流表的 示數(shù). 3 分別測(cè)左線圈和右線圈的阻值;4 測(cè)量線圈直徑,計(jì)算線圈的橫截面積.