铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量

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1、大学物理实验报告实验名称姓名学号＿＿＿＿实验类型（验证性、综合性）指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿上课时间年月日7实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量实验时间：小组成员：实验地点：实验目的：1、了解用示波器法显示磁滞回线的基本原理。2、认识铁磁性材料的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质动态磁化特性。3、学会用示波器法测绘磁化曲线和磁滞回线，并确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度等磁化参数。4、测定样品的基本磁化曲线，描绘-H曲线。仪器、设备和材料：三线摆实验仪、气泡水平仪、游标卡尺、米尺、电子秒表、天平、圆环

2、实验原理：1、铁磁材料的磁滞现象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均属于铁磁物质，其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，另一特征是磁滞，也就是在外磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图4-26-1为铁磁物质磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。图中原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0，当磁场从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升（曲线Oa），之后B随H迅速增长（曲线ab），其后B的增长又趋缓慢，当H增至Hm时，B达到饱和值，Oabs称为起始磁化曲线。

3、当磁场从Hm逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到O点，而是沿另一条新曲线SR下降，比较线段OS和SR发现，B随着H的减小而减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。把H=0时B的数值叫剩磁，用符号Br表示。当磁场反向从O逐渐变至-HC时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，HC称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁的能力，线段RD称为退磁曲线。7图4-26-1铁磁材料的起始图4-26-2同一铁磁材料磁化曲线和磁滞回线的一簇磁滞回线从图4-26-1中看出，当磁场按次序变化，相

4、应的磁感应强度B则沿闭合曲线变化，这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁芯），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。初始状态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，便可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图4-26-2所示。这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线。根据基本磁化曲线可以近似确定铁磁材料的磁导率。从基本磁化曲线上一点到原点O连线的斜率为该磁化状态下的磁导率。由于磁化曲线是非线性的，当由O开始增加时，也逐步增加，然后达到一个最大

5、值。当再增加时，由于磁感应强度达到饱和，开始急剧减小。随的变化曲线如图4-26-3所示。铁磁材料的相对磁导率非常高，一般在～之间，有的高达。当铁磁材料沿着磁滞回线经历磁化→去磁→反向磁化→7反向去磁的循环过程中，由于磁滞效应，要消耗额外的能量，并且以热量的形式耗散掉。这部分因磁滞效应而消耗的能量，叫做磁滞损耗。一个循环过程中单位体积磁性材料的磁滞损耗正比于磁滞回线所围的面积。在交流电路中磁滞损耗是十分有害的，必须尽量减小。要减小磁滞损耗就应选择磁滞回线狭长、包围面积小的铁磁材料。工程上把磁滞回线细而窄、矫顽力很小的铁

6、磁材料称为软磁材料；把磁滞回线宽、矫顽力大的铁磁材料称为硬磁材料，软磁材料适合做继电器、变压器、镇流器、电动机和发电机的铁芯，硬磁材料则适合于制造许多电器设备（如电表、扬声器、电话机、录音机）中的永磁体。如图4-26-4所示为不同材料的磁滞回线。图4-26-3铁磁材料与外场H的关系图4-26-4不同材料的磁滞回线实验内容1、手动测量⑴连接电路选样品1按实验仪上所给的电路图接线路，选择，“U选择”档置于0位。和分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔为公共端。⑵样品退磁开启实验仪电源，对样品进行退磁，即顺时针转动“U

7、选择”旋钮，令U从0逐渐增至3V，再从3V渐渐减少到0。注意速度不要太快，目的是消除剩磁，确保实验前样品处于中性状态，即B=H=0，如图4-26-7所示。图4-26-7退磁示意图⑶观察磁滞回线开启示波器电源，调节光点使其位于显示屏网格中心，令X通道置于AC输入方式，Y通道置于DC输入方式。转动“U选择”旋钮，令U7=2.1V，再调节示波器X增益和Y增益，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线。⑷观察并绘制测绘基本磁化曲线调节=0.5，“U选择”从0开始，顺时针逐步增加电压（必须单调增加，中途不要减小电压），使磁滞回线由

8、小变大。每条曲线顶点的轨迹即为基本磁化曲线。依次测定=0.5，0.9，…，3.5V时顶点的电压，数据填入表4-26-1中。⑸绘制磁滞回线令=3.0V，=1.5从示波器上读取，数据填入表4-26-2中。计算相应的，在坐标纸上描绘曲线。再由磁滞回线测定样品的，和等参数。⑹描绘曲线依次测定=0.5，0.9，…，3.5V时的十组值，计算相应的和μ值，填