铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线.docx

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院： 理学院专业班级:应用物理学152班学生姓名：学号：5实验地点：理生楼B208 座位号：23实验时间：第六周 星期五 下午14点开始、实验目的:1、 掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法2、 了解铁磁物质的磁化规律，用示波器法观察磁滞回线，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性3、 测定样品的基本磁化曲线（B-H曲线），作 心一H曲线4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关的、、、H、B等参量三、实验原理:1 .铁磁材料的磁滞特性铁磁物质是一种性能特异，在现代科技和国防上用途广泛的材料铁，钻，镇及其众多 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,磁导 率 医很高另一特性是磁滞，即磁场作用停止后，铁磁材料仍保留磁化状态图一为铁磁物质的磁感应强度 B与磁场强度H之间的关系曲线图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O当外磁场H从 零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段落 0a所示；继之B随H迅速增长，如ab段所示；其后，B的增长又趋缓慢；当 H值增至Hs时，B 的值达到Bs ,在S点的Bs和Hs ,通常又称本次磁滞回线的 Bm和Hm。

曲线oabs段 称为起始磁化曲线当磁场从Hs逐渐减少至零时，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到o点，而是沿一条新的曲线sr下降，比较线段os和sr ,我们看到：H减小，B也 相应减小，但B的变化 滞后于H的变化，这个现象称为磁滞，磁滞的明显特征就是当 H=0 时，B不为0 ,而保留剩磁Br o当磁场反向从o逐渐变为-Hc时，磁感应强度 B=O,这就说明要想消除剩磁，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状态的能力，线段rc称为退磁 曲线 图一还表明，当外磁场按 Hs f0f-H『-Hs “0 f Hc” Hs 次序变化时， 相应的磁感应强度 B则按闭合曲线srcs' r' c' s变化时，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（如变压器铁心），将沿磁滞回线反复被磁化“去磁”反向磁化”反向去磁，由 于磁畴的存在，此过程要消耗能量，以热的形式从铁磁材料中释出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当初始态为H=B=O的铁磁材料，在峰值磁场强度H由弱到强的交变磁场作用下磁化， 可以得到面积由小到大向外扩张的一组磁滞回线，如图二所示。

这些磁滞回线顶点的连线称为该铁磁材料的基本磁化曲线 由此，可近似确定其磁导率 医=B/H因B与H 是非线性关系，所以铁磁材料的磁导率 医不是常数，而是随H而变化，如图三所示铁 磁材料的磁导率可高达数千至数万，这一特点使它广泛地用于各个方面磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类的主要依据，图四：常见的几种典型的磁滞回线其中，磁滞回线宽者，为硬磁材料，适用制造永磁体，其矫顽力大剩磁强，如钺铁硼合 金磁滞回线细而窄者，为软磁材料，矫顽力，剩磁和磁滞 损耗均较小，是制造变压器、电机和交流电磁铁的主要材料 磁滞回线如矩形者，矫顽力小，剩磁大，适于做记忆材料如磁环、磁膜，广泛地应用于高科技行业2 .测绘磁滞回线原理待测样品为EI型矽钢片，NR1为励磁电流取样电阻，设通观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示为励磁绕组，n为用来测量磁感应强度 B而设置的绕组图5支通”器过N的交流励磁电流为i ,根据安培环路定律，样品的磁化场强度因为在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值B是测量绕组n和R2C2电路给定的，根据法拉第电磁感应定律，由于样品中的磁通 4的变化，在测量线圈中产生的感生电 动势的大小为S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£二=i2Rj + U 出式中2 i为感生电流，UB为积分电容 C两端电压，设在A t时间内，i2向电容 C2的充电电量为 Q,则 如果选取足够大的R2和C,使i2R2>> Q/C ,则“/C-必'出 • dt「 - - dlB.上式中 C、R2、n和S均为已知常数所以由 UB可确定综上所述，将图 5中的UH和UB分别加到示波器的 和UB加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度 参数X输入”和“Y输入”便可观察卞¥品的 B-H曲线； 如将UHBs、剩磁 Rr、矫顽力 HD、磁滞损耗BH以及磁导率 心等四、实验内容和步骤: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R1= 2.5 Q, “选择”置于O位UH和UB分别接示波器的“ X输入”和“Y输入”，插孔，为公共端2.样品退磁：开启实验仪电源，对于磁中性状态，即B = H= 0,如图6所不试样进行退磁，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O,其目的是消除剩磁，确保样品处3 .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 .观察样品1磁化性能6 .测绘d一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Hm和Bm值，作医〜H 曲线7 . 令 U = 3.0V, R1 = 2.5 Q 测定样品 1 的 BS,Rr,HD,BH,等参数8 .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五、实验数据与处理：L=60mm, S=80mm 2, N=50, N2=150, R1=2.5 Q , R2=10k Q , C1=20 , C2=20,H = '.LL1 .基本磁化曲线与-H曲线U/VX/VH/(10-4Am-1)Y/VB/(10 2T)(=B/H)/(H/m)0.526.66740.66710.0001.0310.00071.66711.6671.2413.33381.33310.0001.5620.000101.6678.3331.8826.667122.0007.5002.0930.000132.1677.2222.21033.333142.3337.0002.51446.667152.5005.3572.81653.333162.6675.0003.01756.667162.6674.7062 . B-H 曲线(U=2.8v, R=2.5 Q)N.O.X/VH/(10-4Am-1)Y/VB/(10 2T)N.O.X/VH/(10-4Am-1)Y/VB/(10 2T)11653.333162.6679-5-16.667-9-1.521033.333142.33310-15-50-16-2.667351.66712211-5-16.667-11-1.8334310101.66712-4-13.333-10.5-1.755007.51.251300-6-16-1-3.33350.833141.55007-2-6.66700152.58.33350.83338-3-10-5-0.83316516.667101.667二. — 1.产 J, -0.K *E3T, H .•："「•.・ 一】..二：「BH 二二 0.492 KJ/m3六、误差分析：1 .在示波器上读数时会有较大的误差。

2 .没有完全退磁会对曲线有影响3 .中心光点不在坐标轴的正中央，也会给数据带来误差七、思考题：1 .如果不退磁，我们做实验会有什么后果？答：当将H降为0时，B并不为0,需要加一个反向的磁场，才能使其变为 0,这一段形成 的曲线为退磁曲线如果不退磁，磁滞回线不会关于坐标原点对称2 .示波器显示的磁滞回线是真实的 H-B曲线吗？如果不是，为什么可以用它来描绘磁滞曲线答：不是，示波器显示的是将H-B转换成电压量而形成的图， 但因为H与X轴电压成线性关 系，B与Y轴电压成线性关系，所以可以用之描绘磁滞曲线八、附上原始数据:。