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1、磁滯回線基本磁化曲線磁滯回線基本磁化曲線電磁學(xué)系列 7浙江大學(xué)物理浙江大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心中心 鐵磁材料磁化的過(guò)程中，在從飽鐵磁材料磁化的過(guò)程中，在從飽和點(diǎn)減小外磁場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)和點(diǎn)減小外磁場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度要高于初始磁化時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，度要高于初始磁化時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，它的減小要比磁場(chǎng)強(qiáng)度的降低它的減小要比磁場(chǎng)強(qiáng)度的降低“緩慢緩慢”或者或者“滯后滯后”。磁性材料的這種。磁性材料的這種特性稱磁滯現(xiàn)象，所形成的閉合曲線特性稱磁滯現(xiàn)象，所形成的閉合曲線稱為磁滯回線稱為磁滯回線。一、實(shí)一、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 目目 的的1 1、掌握磁滯、磁滯回線和磁化曲線的、掌握磁滯、磁滯回線和磁化曲線的概念，加深對(duì)鐵磁材

2、料的剩磁、矯頑力、概念，加深對(duì)鐵磁材料的剩磁、矯頑力、磁滯損耗及磁導(dǎo)率等主要物理量的理解磁滯損耗及磁導(dǎo)率等主要物理量的理解.2 2、認(rèn)識(shí)鐵磁材料的磁化規(guī)律，比較兩、認(rèn)識(shí)鐵磁材料的磁化規(guī)律，比較兩種典型的鐵磁物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁特性種典型的鐵磁物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁特性.3 3、掌握用示波器法觀測(cè)磁滯回線的基、掌握用示波器法觀測(cè)磁滯回線的基本原理本原理。二、實(shí)二、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 原原 理理 若在由電流產(chǎn)生的磁若在由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中放入鐵磁材料，鐵磁場(chǎng)中放入鐵磁材料，鐵磁材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度 H H和和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 有以下關(guān)系有以下關(guān)系：對(duì)鐵磁材料來(lái)說(shuō)，磁導(dǎo)率對(duì)鐵磁材料來(lái)說(shuō)，磁導(dǎo)率 不是一個(gè)

3、常量，而是隨不是一個(gè)常量，而是隨H H的變化而改變的物理量，的變化而改變的物理量，即即=f(Hf(H）為非線性函數(shù)，為非線性函數(shù)，所以，所以，B B與與H H的關(guān)系也是非的關(guān)系也是非線性的。線性的。鐵磁材料在反復(fù)磁化的過(guò)程中，鐵磁材料在反復(fù)磁化的過(guò)程中，H-BH-B之間的變化過(guò)程如圖所示之間的變化過(guò)程如圖所示,圖圖中的原點(diǎn)中的原點(diǎn)o o表示磁化前鐵磁材料處于表示磁化前鐵磁材料處于B=H=0B=H=0，當(dāng)磁場(chǎng)當(dāng)磁場(chǎng)H H從零開始增加時(shí)，磁從零開始增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B B隨之緩慢上升，如線段隨之緩慢上升，如線段oaoa所所示，繼之示，繼之B B隨隨H H迅速增長(zhǎng)，如迅速增長(zhǎng)，如abab所示

4、，所示，其后其后B B的增長(zhǎng)又趨緩慢，并當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)又趨緩慢，并當(dāng)H H增至增至H Hm m時(shí)，時(shí)，B B到達(dá)飽和值到達(dá)飽和值B Bm m，oabmoabm稱為起始磁稱為起始磁化曲線化曲線。oabmHBHmBm當(dāng)磁場(chǎng)從當(dāng)磁場(chǎng)從H Hm m逐漸減小至零，逐漸減小至零，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B并不沿起始磁并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到化曲線恢復(fù)到“o o”點(diǎn)，而是點(diǎn)，而是沿另一條新的曲線沿另一條新的曲線mrmr下降，下降，也減小，但也減小，但B B的變化滯后于的變化滯后于H H的變化，當(dāng)?shù)淖兓?，?dāng)H=0H=0時(shí)，時(shí)，B B不為零，不為零，而保留剩磁而保留剩磁B Br r。mr0BrHB當(dāng)磁場(chǎng)反向從當(dāng)磁場(chǎng)反

5、向從o o逐漸逐漸變至變至-H Hc c時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度度B B消失，說(shuō)明要消除消失，說(shuō)明要消除剩磁，必須施加反向磁剩磁，必須施加反向磁場(chǎng)，場(chǎng)，H Hc c 稱為矯頑，它的大稱為矯頑，它的大小反映鐵磁材料保持剩小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力，線段磁狀態(tài)的能力，線段rcrc稱為退磁曲線。稱為退磁曲線。-HCrc0HB圖還表明，當(dāng)磁場(chǎng)圖還表明，當(dāng)磁場(chǎng)按按H Hm m0-H0-Hc c-H-Hm m 0 H0 Hc c 次序變化，次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B則沿閉合曲線則沿閉合曲線mrcmmrcm r r c c m m變化，這一變化，這一閉合曲線稱為磁滯回閉合曲線稱

6、為磁滯回線線。Hm-Hm0mrcmrcBH三、實(shí)三、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 方方 案案E E待測(cè)樣品為型矽鋼片待測(cè)樣品為型矽鋼片 R R1 1為勵(lì)磁電流取樣電阻。為勵(lì)磁電流取樣電阻。I I通過(guò)通過(guò)N N的交流勵(lì)磁電流的交流勵(lì)磁電流 N N為勵(lì)磁繞組為勵(lì)磁繞組 n n為用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度為用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B B而設(shè)置的繞組，而設(shè)置的繞組，ER1NnR2CXY實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路樣品的磁化場(chǎng)強(qiáng)樣品的磁化場(chǎng)強(qiáng)：L為樣品平均磁路。品平均磁路。式中的式中的N、L、R1均均為已知常數(shù)已知常數(shù)樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度繞組n和和R2、C2電路路給定，定，S為樣品品繞組線的截面的截面積綜上所述，將綜上所述，將U U1

7、1和和U U2 2分別加到示波器的分別加到示波器的“x x輸入輸入”和和“y y輸入輸入”便可觀察樣品的便可觀察樣品的B BH H曲線；如將曲線；如將U U1 1和和U U2 2加到測(cè)試儀的信號(hào)輸入端可測(cè)定樣品的飽和磁加到測(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)度感應(yīng)強(qiáng)度B Bm m、剩磁剩磁B Br r、矯頑力矯頑力H Hc c、磁滯損耗磁滯損耗 BHBH以及磁導(dǎo)率以及磁導(dǎo)率 等參數(shù)。等參數(shù)。四、實(shí)四、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置交變電源交變電源間隔間隔0.30.3V V樣品材料樣品材料E E實(shí)驗(yàn)時(shí)采用導(dǎo)線將元件實(shí)驗(yàn)時(shí)采用導(dǎo)線將元件連接成所需要的電路連接成所需要的電路同一點(diǎn)同一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組合板實(shí)驗(yàn)組合

8、板微機(jī)測(cè)試儀微機(jī)測(cè)試儀附微機(jī)測(cè)試儀的使用附微機(jī)測(cè)試儀的使用1 1 按【功能】直到顯示【按【功能】直到顯示【H BH B】，【】，【TESTTEST】然后按【確認(rèn)】，然后按【確認(rèn)】，2 2 兩窗口顯示【。】稍等片刻，兩窗口顯示【?！可缘绕?，如出現(xiàn)【如出現(xiàn)【GOODGOOD】則表示正常，可以測(cè)量。則表示正常，可以測(cè)量。3 3 再按【功能】?jī)纱翱陲@示【再按【功能】?jī)纱翱陲@示【H BH B】【】【TESTTEST】4 4 接著按【功能】?jī)纱翱陲@示【接著按【功能】?jī)纱翱陲@示【HSHOWHSHOW】【】【BSHOWBSHOW】5 5 緊接著按【功能】出現(xiàn)兩窗口顯示緊接著按【功能】出現(xiàn)兩窗口顯示【No X

9、No X】重復(fù)按【功能】，則出現(xiàn)重復(fù)按【功能】，則出現(xiàn)H H，B B的數(shù)據(jù)。記錄所有大約的數(shù)據(jù)。記錄所有大約300300個(gè)數(shù)據(jù)，作出個(gè)數(shù)據(jù)，作出取舍后，保留取舍后，保留4040個(gè)數(shù)據(jù)作出磁滯回線。個(gè)數(shù)據(jù)作出磁滯回線。示波器示波器x-yx-y顯示設(shè)置顯示設(shè)置示波器面板示波器面板1按顯示按顯示DISPLYDISPLY步驟步驟2將格式由將格式由 YT YT 設(shè)置成設(shè)置成 YXYX五、實(shí)五、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 內(nèi)內(nèi) 容容1 1、觀測(cè)樣品的磁滯回線、觀測(cè)樣品的磁滯回線 a a、電路連接電路連接 按原理圖所示的電路接線，將電壓選擇按原理圖所示的電路接線，將電壓選擇5.65.6孔令孔令U U小于小于2 2V V,并令

10、并令R R1 1=5=5，U UH H和和U UB B（即即U U1 1和和U U2 2）分別接示波器的分別接示波器的“x x輸入輸入”和和“y y輸入輸入”。b b、觀測(cè)磁滯回線：觀測(cè)磁滯回線：開啟示波器采用開啟示波器采用X-YX-Y顯示，并分別調(diào)節(jié)示顯示，并分別調(diào)節(jié)示波器波器x x軸和軸和y y軸靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)圖形大軸靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)圖形大小合適的磁滯回線，若圖形頂部出現(xiàn)編織狀的小合適的磁滯回線，若圖形頂部出現(xiàn)編織狀的小環(huán)，如圖所示，這時(shí)可降低勵(lì)磁電壓小環(huán)，如圖所示，這時(shí)可降低勵(lì)磁電壓U U予以予以消除）消除）測(cè)試過(guò)程測(cè)試過(guò)程2、滯回線滯回線H-BH-B參數(shù)的測(cè)試參數(shù)的測(cè)試

11、A A：用微機(jī)測(cè)試儀記錄磁滯回線上若干點(diǎn)的（用微機(jī)測(cè)試儀記錄磁滯回線上若干點(diǎn)的（H H、B B）值，用坐標(biāo)紙繪制值，用坐標(biāo)紙繪制B BH H曲曲線（可利用計(jì)算機(jī)程序繪制）線（可利用計(jì)算機(jī)程序繪制）注意：注意：特殊點(diǎn)的測(cè)量，如特殊點(diǎn)的測(cè)量，如H Hm,m,B Bm,m,H HC,C,B Br r。測(cè)量曲線所圍面積測(cè)量曲線所圍面積微機(jī)測(cè)試儀使用演示微機(jī)測(cè)試儀使用演示B、測(cè)繪樣品的磁滯回線的數(shù)據(jù)表格測(cè)繪樣品的磁滯回線的數(shù)據(jù)表格 Hc=，Br=，Bm=，BH=。H104(A/m)B102(T)H104(A/m)B102(T)H104(A/m)B102(T)N0N0N03、測(cè)繪測(cè)繪 H H曲線及基本磁化曲線：曲線及基本磁化曲線：接通實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀之間的連線。對(duì)樣品進(jìn)行如圖接通實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀之間的連線。對(duì)樣品進(jìn)行如圖所示之所示之退磁退磁，然后依此測(cè)定，然后依此測(cè)定U=0.3U=0.3，0.60.6，0.90.9，1.21.2，1.51.53.0V3.0V時(shí)的十組時(shí)的十組H Hm m、B Bm m值，作值，作 H H曲線。曲線。U(V)0.30.60.91.21.51.82.12.42.73.0H104(A/m)B102(T)=B/H(N/A2)