用示波器观测铁磁材料的动态磁化特性曲线 基础物理实验

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1、用示波器观测铁磁材料的动态磁化特性曲线基础物理实验34南开大学基础物理实验教学中心基础物理实验室一．目的要求1.掌握用示波器观测铁磁材料动态磁化特性曲线的原理和方法。2.了解用调辉法观察磁滞现象及用模拟法观察涡流大小对磁滞回线形状的影响。二．引言铁磁材料的动态磁化特性曲线是指其在交变磁场磁化下，所得到的B—H关系曲线。即动态磁滞回线、动态技术磁化曲线等。就磁滞回线来说，静态磁滞回线的形状与磁化场的大小有关，而动态磁滞回线不仅与磁化场的大小有关，还与磁化的频率有关。不同的磁化场，不同的频率，磁滞回线的形状往往不同。在测量静态磁滞回线时，铁磁样品中

2、仅存在磁滞损耗，而测量动态磁滞回线时，样品中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗，因此，同一材料样品在相同大小磁化场磁化下，动态磁滞回线较之静态磁滞回线横向加宽，即封闭曲线内面积大一些，这表明交变磁化的损耗加大。本实验采用示波器法观测铁磁材料样品即变压器铁芯的动态磁化特性曲线。示波器测量法具有直观、方便和迅速等优点，并能在交变磁场下实时在线观测这些动态磁化特性曲线。同时利用示波器的调辉功能可观察到铁磁材料的磁滞现象，也可模拟观察涡流大小对磁滞回线形状的影响，使学生对磁滞和涡流两个重要的物理现象有深入的理解。三．原理如下图，当交变电流通过线圈时，在样品内产

3、生H与B。tHBBHtt1ot2(T/4)3T/4Tt2(T/4)3T/4Tt1由于线圈通以交变正弦电流，故样品内的H为：H＝Hmsinωt而由于B与H间的非线性关系，B表现为如图的复杂函数关系：B＝f(t)，仍然是时间的周期性函数。（可按傅立叶级数展开）一般而言，由于B与H的非线性关系，当H=Hmsinωt时，除基波外，磁感应强度B与感应电压(由B的变化产生)都将包含奇次项高次谐波，因而使感应电压讯号失真。实际工作中往往提出如何减小这些高次谐波的问题。在简谐（正弦）变化的交变磁场作用下，B也是谐振（正弦）变化，但有一相位差。四、测量方法-1磁场

4、强度H的大小为：磁感应强度B的大小为：四、测量方法-2观察磁滞现象四．仪器用具双踪示波器一台，信号发生器一台，自耦变压器、隔离变压器及待测变压器各一只，电阻RH及电阻箱R、及电容C等。五．实验内容1.观测变压器铁芯的动态技术磁化曲线2.观测动态磁滞回线3.观察磁滞现象。六．注意事项1.调压变压器的输入、输出端不得接错，用后一般置输出电压为零。接线或拆线时调压变压器的电源插头要拔掉。测量时勿碰调压变压器的裸露部分，以免触电。2.测量时将示波器上的耦和开关拨至“DC”端，并使示波器上出现的磁滞回线和荧光屏上的坐标原点对称，两通道上的微调钮向右旋至最大

5、。3.示波器荧光屏上的光点和波形不可过亮，光点不可长时间停留一点，以免烧损荧光屏。波形也不得长久超出屏外。八．思考题1.如果给示波器加的交流调辉电压频率略高于50HZ，荧光屏上的磁滞回线亮线段沿着哪个方向循环？如何说明磁滞现象？2.试解释，为什么给变压器铁芯加一个闭合的模拟线圈会使荧光屏上的磁滞回线在横轴方向变胖？