磁滞回线实验仪.docx

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验目的】1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性2. 测定样品的基本磁化曲线，作|J -H曲线3. 测定样品的H、B、B和（H・B ）等参数D r S m m4. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗实验仪器】DH4516 型磁滞回线实验仪，数字万用表，示波器实验原理】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） 均属铁磁物质其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率|J很高另一特征是磁滞，即磁化场 作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线图中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O,当磁场H从零开始增加时，磁 感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢, 并当H增至H时，B到达饱和值B，oabs称为起始磁化曲线图1表明，当磁场从H逐渐减小至零，磁 感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“0”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段0S和SR可 知, H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H=0时, B不为零，而保留剩磁Br。

当磁场反向从0逐渐变至一H时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H称 为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线 °图1还表明，当磁场按H fO~H f-H fO~H ,fH次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线S D S D SSRDS' RDS变化，这闭合曲线称为磁滞回线所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁 心），将沿磁滞回线反复被磁化f去磁f反向磁化f反向去磁在此过程中要消耗额外的能量，并以热的 形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比口图1铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线图2同一铁磁材料的 一簇磁滞回线图3铁磁材料卩与H并系曲应该说明，当初始态为H=B = O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面 积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图 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，由此可近似确定其磁导率p = B，因B与H非线性，故铁磁材料的p不是常数而是随H而变H化（如图 3 所示）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。

可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，图4为常见的两种典型的磁滞回线， 其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁的 主要材料而硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示待测样品为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R］为励磁电流取样电阻，设通过N的交流励磁电流为i,根据 安培环路定律，样品的磁化场强NiH — —-L- L为样品的平均磁路1 JU•・• i = rR1・•・ H = X U (1)LR • h1(1)式中的N、L、R均为已知常数，所以由U可确定H1 1 H在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值B是测量绕组n和R2c电路给定的，根据法拉第电磁感应 定律，由于样品中的磁通0的变化，在测量线圈中产生的感生电动势的大小为d申 二n—— dt甲二 1 f 8 dt n2B = — = — fe dt(2)S nS 2S 为样品的截面积如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为s = i R + U2 2 2 B式中i 2为感生电流，UB为积分电容C两端电压'设在X时间内，i2向电容C2的充电电量为Q，则BC如果选取足够大的R2和C,使i2R2〉〉Q/C，则dQ dUi = = C b2 dt 2 dt・s2= C R22dU Bdt(3)由( 2)、( 3)两式可得4)上式中 C、 R 、 n 和 S 均为已知常数。

所以由 U 可确定 B2 B 0综上所述，将图5中的U和U分别加到示波器的“X输入”和“Y输入”便可观察样品的B-H曲线;HB如将U和U加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度B、剩磁R、矫顽力H、磁滞损耗〔WBH〕H B S r D以及磁导率卩等参数实验内容与步骤】1. 电路连接：选样品1按实验仪上所给的电路图连接线路，并令R] = 2.5 Q，“U选 择”置于0位Uh和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔丄为公共端1HB2. 样品退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0 增至3V,然后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为0,其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状图6退磁示意图 图7 U和B的相位差等因素引起的畸变B3. 观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U=2.2V，并分别调节示波器x 和y轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线(若图形顶部出现编织状的小环，如图7所 示，这时可降低励磁电压U予以消除)4. 观察基本磁化曲线，按步骤2对样品进行退磁，从U=0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏 上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。

这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线， 借助长余辉示波器，便可观察到该曲线的轨迹5. 观察、比较样品 1 和样品 2 的磁化性能6. 测绘p -H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明，接通实验仪和测试仪之间的连线开启电源，对 样品进行退磁后，依次测定U=0.5, 1.0„3.0V时的十组H和B值，作p〜H曲线mm7. 令U=3.0V, R =2.5Q测定样品1的B,R,H,W,等参数1 S r D BH&取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制B-H曲线(如何取数？取多少组数据？自行考 虑)，并估算曲线所围面积数据记录及处理】电容 C(p F)： 20 电阻 R (Q)2.5 电阻 R (kQ )： 10 截面 S(mm2)： 1201 : 2励磁绕组N1(砸)：血 测量绕组N2(砸)：览 平均磁路L(mm): 75表一基本磁化曲线与卩一H曲线U(V)HX104安/米BX102特斯拉A=B/H享利/米00.50.91.21.51.82.1磁化曲线 磁导率与H的关系磁滞回线。