南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验（下）_____________
实验名称：铁磁材料的磁滞回线圈和基本磁化曲线
学院：信息工程学院专业班级：
学生姓名：学号：__
实验地点：基础实验大楼B208 座位号： ___
实验时间：第8周星期三下午三点四十五分_______
一、 实验目的
1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。
2、了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞线，比较两种典型铁磁
物质的动态磁化特性。
3、测定样品的基本磁化特性曲线（B-H曲线），并作μ-H曲线。
4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关参量。
二、 实验原理
1、铁磁材料的磁滞特性
铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属于铁磁物质。其特征是在外磁场的作用下能被强烈氧化，即磁导率μ很高。另一特征是磁滞，即磁场停止作用后，铁磁质仍保留磁化状态。图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，则钢圆环中的磁感应强度B随激励磁场强度H的变化如图1中oa段所示。这条曲线称为起始磁化曲线。继续增大磁化电流，即增加磁场强度H时，B上升很缓慢。如果H逐渐减小，则B也相应减小，但并不沿ao段下降，而是沿另一条曲线ab下降。 B随H变化的全过程如下：
当H按 O→Hm→O→－Hc→－Hm→O→Hc→Hm的顺序变化时，
B相应沿 O→Bm→Br→O→－Bm→－Br→O→Bm的顺序变化。
B Bm Br
b
a
－Hm －HC
c
f
o
HC
Hm
H
e
d
－Br －Bm
将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。
从图1可以看出：
（1）当H＝0时，B不为零，铁磁材料还保留一定值的磁感应强度Br，通
图 1
常称Br为铁磁材料的剩磁。
（2）要消除剩磁Br，使B降为零，必须加一个反方向磁场HC，这个反向磁场强度HC叫做该铁磁材料的矫顽磁力。
（3）H上升到某一个值和下降到同一数值时，铁磁材料内的B值并不相同，即磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关。
对于同一铁磁材料，若开始时不带磁性，依次选取磁化电流为I1、I2、…Im(I1< I2… B是直线，即铁磁材料的磁导率??不是常数。 H由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先必须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场H=0时，B=0；其次，磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减少，不可时增时减。 a 图2 基本磁化曲线 图3 退磁过程：由Br到a,然后经一系列不闭合的回线收缩至原点 在理论上，要消除剩磁Br，只需通一反方向磁化电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力就行。实际上，矫顽磁力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小。我们从磁滞回线得到启示：如果使铁磁材料磁化达到饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，以至于零，那么该材料得磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图3所示。当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁。 铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。铁磁材料分为硬磁和软磁B—H曲线如图4所示。 图4不同铁磁材料的磁滞回线 2、测绘磁滞回线原理 观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图5。 图5 待测样品是EI型矽钢片，N为励磁绕组，n为用来测量磁感应强度B而设置的绕组。??1为励磁绕组取样电阻，设通过N的交流励磁电流为i，根据安培环路定理，样品的磁场强度H=H=??????1。 1 ???? 1 ，其中L为样品的平均磁路。因为i=，所以???? 1 ?? ?? 交变的H样品中产生交变的磁感应强度B。假设被测样品的截面积S，穿过 该截面的磁通φ＝B?S,由法拉第电磁感应定律可知，在副线圈中将产生感应电动势?2?nd?dB?nS由副边的回路方程式dtdt?2?i2R2?u2 式中i2为副边电流，u2为电容C两端的电压。设i2向电容器C充电，在?t时间内充电量为Q，则此时电容两端的电压uc表示如下：u2?Q C当我们选取足够的R2、C时，使uc小到与icR2相比可以略去不计时，简化为??i2R2又因为i2?du2dQdu2?C所以?2?R2C dtdtdt根据电磁感应定律?2?nSdudBdBR2C2?nS dtdtdtR2Cu2 N2S将两边积分，经整理后可得到B的数值为B?三、 实验内容 只要将u1和u2分别接到示波器的X轴与Y轴输入，则在荧光屏上扫描出来的图形就能如实反映被测样品的磁滞回线。依次改变u1（从零递增）值，便可得到一组磁滞回线，各条磁滞回线顶点的连线便是基本磁化曲线。由此可近似确定 B其磁导率??，因B与H是非线性的，故铁磁材料的磁导率?不是常数而是 H随磁场强度H而变化。 四、 实验仪器 TH-MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器 五、 实验数据及处理 L=60mm N=50T n=150T S=80????2??2=10??????2=20???? 表一基本磁化曲线与?－H曲线。 测试条件：??1=2.5?? U(V) ??1(mV) 0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 290 520 670 910 1180 1360 1550 1810 2080 ??2(mV) 92 240 308 396 468 500 530 570 595 H(104A/m) 0.00967 0.01733 0.02233 0.03033 0.03933 0.04533 0.05167 0.06033 0.06933 B(/102??) 0.01533 0.04000 0.05133 0.06600 0.07800 0.08333 0.08833 0.09500 0.09917 μ(H/m) 0.01586 0.02308 0.02299 0.02176 0.01983 0.01838 0.01710 0.01575 0.01430 百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库铁磁材料的磁滞回线圈和基本磁化曲线在线全文阅读。
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