大学物理实验报告-磁滞回线研究x
时间：2020-11-06 16:51:14 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
磁滞回线研究
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一、 实验目的：a.研究磁性材料的动态磁滞回线；
b. 了解采用示波器测动态磁滞回线的原理；
c.利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度 B,磁场强度
H
二、 实验仪器：普通型磁滞回线实验仪 DH 4516。
实验原理：当材料磁化时，磁感应强度 B不仅与当时的磁场强度 H有关，而且 决定于磁化的历史情况，如图 232-1所示。曲线OA表示铁磁材料从没有磁性 开始磁化，磁感应强度B随H的增加而增加，称为磁化曲线。当 H增加到某一 值HS时，B几乎不再增加，说明磁化已达到饱和。材料磁化后，如使 H减小，
B将不沿原路返回，而是沿另一条曲线ACA下降。当H从-HS增加时，B将沿AC A 曲线到达A ,形成一闭合曲线称为磁滞回线，其中 H=O时，B=Br，Br称为剩
余磁感应强度。要使磁感应强度 B为零，就必须加一反向磁场-Hc, HC称为矫顽 力。为了使样品的磁特性能重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原 始状态(H=0,B=0)开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。
ft) 2-3-2 1 B-Hie滞回线
1 ?示波器测量磁滞回线的原理
图232-2所示为示波器测动态磁滞回线的原理电路。将样品制 成闭合的环形，然后均匀地绕以磁化线圈 N1及副线圈N2 ,即所 谓的罗兰环。交流电压U加在磁化线圈上，Ri为取样电阻，其 两端的电压Ul加到示波器的X轴输入端上。副线圈N2与电阻 R2和电容串联成一回路。电容 C两端的电压U加到示波器的y 输入端上。
图2,3,2 2用示渡器稱动态磁滯回线的腹理图
（1） UX（X轴输入）与磁场强度H成正比，若样品的品均周长为l， 磁化线圈的匝数为 Ni，磁化电流为ii （瞬时值），根据安培 环路定理，有Hi=Ni ii,而Ui =引，所以
R1I
ui H （i）
Ni
由于式中Ri、I和Ni皆为常数，因此，该式清楚地表明示波 器荧光屏上电子束水平偏转的大小（Ui ）与样品中的磁场强度
（H）成正比。
（2） UC（ y轴输入）在一定条件下与磁感应强度 B成正比
设样品的截面积为S,根据电磁感应定律，在匝数为N2的副线 圈中，感应电动势应为
dB
E2 =-N2S （ 2）
dt
此外，在副线圈回路中的电流为i2且电容C上的电量为q时, 又有
q
E2 7i2 —— （3）
C
考虑到副线圈匝数N2较小，因而自感电动势未加以考虑，同 时，R2与C都做成足够大，使电容 C上的电压降（Uc=q∕C） 比起电阻上的电压降R2i2小到可以忽略不计。于是式（3）可
以近似的改写为
(4)
将关系式i2 =dq =Cduc代入式（4）,得
dt dt
E2= R
E2
= R2C
du c
dt
(5)
将上式与式（2）比较，不考虑其负号（在交流电中负号相当 于相位差± π）时，应有
TOC \o "1-5" \h \z dB duc
N2S R2C -
dt dt
将两式两边对时间积分，由于 B和比都是交变的，故积分常
数为0。整理后得
(6)U- ”
(6)
R2C
由于N2、S、R2和C皆为常数，因此该式表明了示波器的荧 光屏上竖直方向偏转的大小（UC）与此干起那股（B）成正比。
由此可见，在磁化电流变化的一周期内，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看到一稳定的磁滞回线图线。
（3）测量标定
本实验不仅要求能用示波器显示出待测材料的动态磁滞回
线，而且要能使用示波器定量
观察和分析磁滞回线。因此，在实验中还需确定示波器荧光 屏上X轴（即H轴）的每一小格实际代表多少磁场强度， y
轴（即B轴）的每一小格实际代表多少磁感应强度，这就是 测量标定问题。
图2,3.2 3 回
图2,3.2 3 回的实乐电賂
1） X轴（H轴）标定
X轴标定操作的目的是标定 H。具体而言就是确定示波器荧 光屏X轴（即H轴）的每一小格实际代表多少磁场强度。 由
式（1）可见，若设法测出光点沿 X轴偏转的大小与电压Ui 的关系，就可确定H。具体标定H的线路图如图232-4所 示。其中交流电表A用于测量ν（请注意A的指示是io的有 效值Io）。调解Io使荧光屏上水平线长度为 MX格，它对应于
Ui且为峰峰值，即2?..2Rι∣o ,因此，每一小格所代表的Ui的
值为2. 2R1I0∕Mx。这样由式（1）就可知荧光屏每一小格所
代表的磁场强度H是
IM X
图2.3.2-4 r抽（H轴）标宦堤踣图
值得注意的是，标定线路中应将被测样品去掉，而代之以一 纯电阻Ro。这主要是因为被测样品室铁磁材料，它的 B和 H的关系是非线性的，从而使电路中的电流产生非正弦形畸 变。Ro起限流作用，标定操作中应使Io不超过Ro允许的电 流。
2）y轴（B轴）标定
(9
(9)
y轴标定操作的目的是标定 B,具体而言就是确定y轴（B 轴）的每一小格实际代表多少磁感应强度。
具体标定B的线 路如图232-5所示。图中M是一个标准互感器。
图23.2-5 ，轴（B轴〉标定线路图
流经互感器原边的瞬时电流为 io,则互感器副边中的感应电 动势Eo为
Eodi
Eo
dio
dt
类似于式（5），又有
TOC \o "1-5" \h \z di o du C
M R2 C
dt dt
对上式两边积分，可得
(8)Mi o
(8)
R2C
由于A测出的是io的有效值Io,所以对应于UC的有效值Uc，
U C = MI o / R2C
而相应的峰峰值为2'?2Mlo∕R2C° 若此时对应UC峰峰值的垂直线总长主度为 My ,贝肪根据（6） 可得，y轴每一小格所代表的磁感应强度为
2^2MI O
Bo 一
N2SM y
应注意实验中，不要使Io超过互感器所允许的额定电流值。
四、实验步骤：1仪器的调节
按图232-3所示线路接线，调节示波器，使光点调至荧光屏 正中心。调节调压变压器，从零开始逐步增大磁化电流，使 磁滞回线上的B值能达到饱和。示波器的x、y轴衰减置“ 1” 挡，可适当调整x、y的增幅，使荧光屏上得到大小适中的磁 滞回线。记住此时磁化电流I的大小。
2.量动态磁滞回线
（1）.样品退磁，把调压器的输出电压从最大值缓慢调至零，样品 即被退磁。
⑵将电流调至I ,以每小格为单位测若干组 B、H的坐标值。记 住回线顶点（A）、剩磁（Br）、矫顽力（HC）三个点的读数
（注意此后，示波器的X轴增幅，y轴增幅绝对不要改变，
以便进行H、B标定）。
⑶标定H和B,分别按图232-4、图232-5接线。
（4） .测磁化曲线，即测量大小不同的各个磁滞回线的顶点的连接。
（5） .改变磁化电流的频率，观察磁滞回线的变化规律。
五、注意事项：
不要使Io超过互感器所允许的额定电流值。
在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。
六、总结分析：
1. X轴标定操作的目的是标定 H。每一小格所代表的磁场强度是
II 2>∕2N1∣o
H 0
IM X
2. y轴标定操作的目的是标定 B, y轴每一小格所代表的磁感应强
度为
Bo
2 . 2MI
N2SM
