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1、磁性材料磁滯回線測定磁性材料磁滯回線測定PPTPPT講座講座實驗背景實驗背景實驗背景實驗背景實驗目的實驗目的實驗目的實驗目的實驗原理實驗原理實驗原理實驗原理實驗方法實驗方法實驗方法實驗方法實驗儀器實驗儀器實驗儀器實驗儀器實驗內容實驗內容實驗內容實驗內容實驗主要現(xiàn)象實驗主要現(xiàn)象實驗主要現(xiàn)象實驗主要現(xiàn)象操作過程操作過程操作過程操作過程數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄及處理實驗注意事項實驗注意事項實驗注意事項實驗注意事項思考題思考題思考題思考題實驗背景實驗背景 磁性材料應用廣泛，從常用的永久磁鐵、變壓器鐵芯、錄像機、計算機存儲用的磁帶、硬盤都采用磁性材料。磁滯回線和基本磁化曲線反映

2、了磁性材料的主要特征。通過實驗研究這些性質不僅能掌握用示波器觀察磁滯回線，以及基本磁化曲線的基本測繪方法，而且能從理論和實際應用上加深對材料磁特性的認識。實驗目的了解用示波器測量動態(tài)磁滯回線的原理和方法；了解磁性材料的基本磁化特性；掌握磁化曲線和磁滯回線的測量方法；進一步熟悉數(shù)字示波器的使用。實驗原理 當鐵磁物質中不存在磁化場時，當鐵磁物質中不存在磁化場時，H H和和B B均為均為 零。隨著磁化場零。隨著磁化場H H的增加，的增加，B B也隨之增加。當也隨之增加。當H H增增 加到加到H Hmm時時,B,B不再增加，此時對應的不再增加，此時對應的H Hmm和和B Bmm稱為稱為 飽和磁場強度飽

3、和磁場強度和和飽和磁感應強度飽和磁感應強度。如圖如圖1 1所示所示。這。這 時再使時再使H H退回到零，退回到零，B B減小到減小到Br(Br(非零值），即鐵磁非零值），即鐵磁 物質中仍然保留一定的磁性，這種現(xiàn)象稱為物質中仍然保留一定的磁性，這種現(xiàn)象稱為磁磁 滯滯，Br Br稱為稱為剩磁剩磁。這說明要消除剩磁，。這說明要消除剩磁，H H必須繼必須繼 續(xù)減小，出現(xiàn)反向磁場強度續(xù)減小，出現(xiàn)反向磁場強度-Hc,Hc-Hc,Hc稱為稱為矯頑力矯頑力，它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力。它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力。實驗原理當磁場H按“Hm m -Hc -Hm m 0 Hc Hmm”變化時

4、，B所經歷的相應變化是“Bm m Br 0 -Bmm -Br 0 Bmm”,于是得到一條閉合的BH曲線，成為飽和磁化曲線。如圖一所示。而在磁化過程中，鐵磁物質要消 耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁物質 中釋放，這種損耗成為磁滯損耗?？梢宰C 明，磁滯損耗和磁滯回線所圍面積成正 比。圖圖 1、起始磁化曲線和磁滯回線、起始磁化曲線和磁滯回線實驗原理 對于初始狀態(tài)H=0，B=0的鐵磁材料，在交變磁場強度由弱到強依次進行磁化的 過程中，可以得到面積由小到大向外擴張 的一簇磁滯回線。如圖2所示。這些磁滯回 線定點的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲 線。圖圖2：基本磁化曲線：基本磁化曲線實驗方法 由于鐵磁材料磁

5、化過程的不可逆性及具 有剩磁的特點，在測定磁化曲線和磁滯回 線時，必須對鐵磁材料預先進行退磁，以 保證外加磁場H=0時，B=0；其次，磁化電 流在實驗過程中只允許單調增加或減小，不可時增時減。注意：為了得到最佳磁滯回線圖形，R2 2 選擇在100k 140k之間，以避免圖形 發(fā)生畸變。實驗儀器DM1型磁滯回線測試儀數(shù)字示波器計算機DM1型磁滯回線測試儀數(shù)字示波器實驗內容一、觀察動態(tài)磁滯回線（1）觀察面積由小到大向外擴張的動態(tài)變化 磁滯回線；（2）調節(jié)出飽和磁滯回線；（3）把飽和磁滯回線給打印出來，并在打印 圖上標出Hmm和Bmm對應的電壓值u1 1和 uc c,以及Br和Hc對應的電壓值uc

6、c和u1 1。實驗內容二、測量基本磁化曲線（1）對被測磁性材料進行退磁；（2）對被測樣品進行磁化到飽和，均勻減小磁化電流（直到磁場消退），及時記錄不同磁化電流所對應磁滯回線頂點的坐標值。此過程要求記錄12至14組數(shù)據(jù)。Auto setCH1 MENUCH2 MENUDISPLAY選擇鍵選擇鍵DISPLAYCURSOR光標光標 1光標光標 2選擇鍵選擇鍵選擇鍵選擇鍵返 回 目 錄Auto setDISPLAYCH1 MENUCH2 MENU選擇鍵選擇鍵水平位置水平位置垂直位置垂直位置伏格伏格伏格伏格伏格伏格選擇鍵選擇鍵實驗內容 接下去我們講怎么使用WaveStar軟件來把數(shù)字示波器顯示的波形采集

7、到電腦并 打印。選擇鍵選擇鍵實驗內容二:基本磁化曲線的測量選擇鍵選擇鍵CURSOR選擇鍵選擇鍵光標光標 1光標光標 2選擇鍵選擇鍵DISPLAY選擇鍵選擇鍵返 回 目 錄數(shù)據(jù)記錄（1）設計三線表記錄R1 1、D外外、D內內、h、R2 2、C、N1 1等給定的常數(shù)值。數(shù)據(jù)記錄（2）設計三線表記錄Br和Hc對應的電壓值 uc c和u1 1。（3）設計三線表記錄測量基本磁化曲線的電壓值。數(shù)據(jù)處理（1）根據(jù)公式計算出剩磁Br和矯頑力Hc的 值以及各自的不確定度、相對不確定 度；（2）根據(jù)測量基本磁化曲線所得的數(shù)據(jù)，分 別計算出對應的磁感應強度B和磁場強 度H，在坐標紙上繪制出基本磁化曲 線。數(shù)據(jù)處理注

8、意：由于我們在做基本磁化曲線的測量 時，磁滯回線頂點對應的是電壓峰-峰 值，于是我們數(shù)據(jù)處理時要先求出電 壓的有效值，再代公式求出磁場強度H 和磁感應強度B的值。對于我們在圖上讀出剩磁Br和矯頑力 Hc對應的電壓已是電壓的有效值。實驗注意事項實驗注意事項一、實驗前應將信號源幅度輸出旋鈕逆時針 旋到底，使輸出信號最小。防止采樣電 阻過熱。二、觀察磁滯回線，數(shù)字示波器的顯示方式 應設為“XY顯示格式”。三、測量基本磁化曲線應先退磁，然后單調 增加磁化電流。測量u1和uc的電壓值應 把數(shù)字示波器的顯示方式應設為“YT顯示 格式”。測量值應為有效值。實驗注意事項實驗注意事項四、實驗儀輸出與示波器之間的連接線是旋 進和旋出的。五、選擇不同量程的“伏/格”旋鈕和“探頭”值測 量電壓時，它們的極限誤差是不同的。思考題1.為什么測量前要退磁？2.為什么磁化電流要單調增加或單調減小而不能時增時減？3.磁滯回線包圍的面積的大小有何物理意義？磁滯回線包圍的面積的大小有何物理意義？4.4.測定鐵磁材料的磁滯回線和磁化曲線有何意義？測定鐵磁材料的磁滯回線和磁化曲線有何意義？結 束