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1、動態磁滯曲線的測量利用直流電對磁性材料樣品反覆地進行磁化逐點測出樣品內部磁感強度B和磁場強度H的對應,這樣得到的B-H曲線稱為靜態磁滯曲線(圖一).本實驗用交流電對樣品進行磁化,測得B-H的動態磁滯曲線.磁滯曲線所包圍的面積等於使單位體積磁性材料反覆磁化一週所需的功,並且功轉化為熱而損耗.測量靜態磁滯曲線時,材料中只有磁滯損耗,而測量動態磁滯曲線時,還有渦電流損耗.因此材料中的動態磁滯曲線的面積要比靜態磁滯取線的面積稍微大一些.此外單位時間內的渦電流損耗與交流電的頻率有關,因此測量中的交流電頻率不同時,所測得的B-H曲線也有不同.本實驗利用示波器測量動態磁滯
2、曲線的變化.[實驗目的]1.瞭解用示波器測量動態磁滯曲線的原理和方法.2.根據磁滯曲線測量磁性材料的飽和磁感強度,剩磁和抗磁力的值.3.學習示波器的使用方法.[實驗原理]利用示波器測動態磁滯曲線的原理電路如圖二所示,將樣品製成環形,上面均勻地繞上磁化線圈N1及副線圈N2.交流電壓U加在磁化線圈上,線路上串連電阻R1.將R1兩端的電壓U1加到示波器的X輸入端上.副線圈N2與電阻R2和電容C串連成一迴路.電容C兩端的電壓UC加到示波器的Y輸入端上.下面我們說明為什麼這樣的電路能夠測量磁滯曲線.1.U1(X輸入)與磁場強度H成正比環狀樣品的平均週長為l,磁化線圈的
3、匝數為N1,磁化電流為I1,(注意這是交流電的瞬間值),根據安培定律有Hl=N1i1,及U1=R1i1,所以可得U1=(R1l)H/R1(1)式中R1,l和N1皆為常數,可見U1與H成正比,同時表明示波器螢幕上水平偏振的大小(U1)與樣品中的磁場強度(H)成正比.2.Uc(Y輸入)在一定條件下與磁感強度B成正比環狀樣品的截面積為s,根據電磁感應定律,在匝數為N2的副線圈中感應電動勢為ε2=-N2s(dB/dt)(2)若副線圈迴路中的電流i2,電容C上的電量為q,則應有ε2=R2i2+q/C(3)此式已考慮到副線圈匝數N2較小,因而自感電動勢可忽略不計.在選定
4、線路參數時,有意將R2與C選成足夠大,使電容C上的電位降UC比起電阻上的電位降R2i2 小,可以忽略不計.於是(3)式可以近似的改寫成ε2=R2i2(4)將關係式i2=dq/dt=C(dUC/dt)代入(4)式,得ε2=R2C(dUC/dt)(5)將上式與(2)式比較,不考慮其負號(在交流電中負號相當於相位差為±π)時N2s(dB/dt)=R2C(dUC/dt)將等式兩邊對時間積分,由於B和UC都是交流的,積分常數取為零.整理後得UC=(N2s/R2C)B(6)其中N2,s,R2和C皆為常數,可見B和UC成正比.也就是示波器垂直方向的偏振大小(UC)與磁感強
5、度(B)成正比.至此,我們可以看出在磁化電流變化的週期內,示波器的光點將會描繪出一條完整的磁滯曲線.以後每個週期都重複此過程,結果在示波器上可看到一穩定的磁滯曲線圖形.以上各量的單位：電阻為歐姆，長度為公尺，面積為，電容為F，電壓為V，H為A/m，B為Tesla.實際的線路圖如圖三,為了使R1上的電位降U1與電流i1兩者的瞬間值成正比(相位相同),R1必須是無感或電感極小的電阻.可調功率交流電源供應器(包括訊號產生器和功率放大器)控制磁化電流的大小與頻率。[實驗步驟]1.顯示和觀察動態磁滯曲線a.按圖三所示接線.接好後找助教檢查線路.b.調整起始電流i1為5
6、00mA,將示波器光點調整至螢幕中央,逐漸增大磁化電流,使磁滯曲線上的B值能達到飽和得到如圖一的完整曲線圖形.記錄此時的磁化電流I的大小.2.測量動態磁滯曲線a.先做消磁動作.(考慮為什麼要消磁,如何進行?)b.調整不同頻率,U1,Uc,特別注意曲線頂點,剩磁與抗磁力三個點的讀數.並利用(6)式求出B,H值. [數據處理]1.繪動態磁滯曲線圖,座標分別以Tesla和A/m為單位.從曲線上定出Bs,Br及Hc值. [問題]1.根據圖三線路上標示出的元件參數,估算R2與C的電壓降之比,分析（3）式中忽略Uc會帶來多大誤差?(利用Uc=Ic/(2πfC))2.磁化
7、電流值相同但不同頻率時，磁場曲線有何不同？
