实验 71 磁性材料bh曲线.docx

实验7.1磁性材料B-H特性的测量实验原理1. 磁性材料自然界中的任何物质均有磁性，故其处于磁场H中时，均或多或少地被磁化假如用M表示体 积磁化强度(单位体积内的磁矩)，则M=x H, x为体积磁化率我们可根据X的大小、符号及 其他特性，大体上将物质磁性分成五种：1.逆磁性此种磁性的X V0,即磁化强度M与磁化场H 相反取向；IX丨值很小，约10 —5〜10 —6,且和温度无关很多非金属如Si、P、S等及有机 化合物类，多表现为此种磁性；2•顺磁性其x >0,即磁化强度M和磁化场H同向；其数值也很 小，约10 — 4左右，且与温度T有关：多数服从居里外斯定律x =c/(T—0 P)，少数服从居里 定律x=/T0 P为顺磁居里点，在通常情况下，x和磁化场H无关许多稀土和过渡族金属的盐类 表现出此种磁性；3•反铁磁性这种磁性的X和上述的顺磁性相似，在较高温度时服从居里外斯定 律，x二c/(T—0 a)，不过0 a常为负值，并非真实的相变温度真实的相变温度为0 N (称为 耐尔点),X在T>0 N范围内为典型的顺磁特性，而TV0 N范围内其值反而随温度的降低而减小； 4•铁磁性这是较复杂而对人类最有用的磁性之一，其x既与温度、又与磁场有复杂的关系，当T >0 f时，此类物质表现出典型的顺磁性，X值也较低；但在TV0 f区间，x -T呈复杂的关系， 出现铁磁性，x值与磁化场有关，其最大值因材料而异，在100〜105范围内。

称相变点0 f为铁 磁居里点；5•亚铁磁性这是一种更为复杂的磁性，其宏观行为极似于铁磁性，只是此种磁性来源 于物体内的大小不等但反向耦合的未抵消磁矩部分，故其M随温度T的变化更复杂以上的五类磁 性中，前三种为弱磁性，后两种为强磁性2. 原理介绍磁学量多数为导出量，例如电流、电压、作用力等可以直接测量，但磁通、磁感应强度等必须 借助热学的、电学的、光学的物理量测量结果推算出来常用的且方便的方法是利用电磁感应定律， 从测量的电学量推算出磁学量根据法拉第定律，一个开路线圈内的磁通发生变化时，其两端产生感应电压 出如果线圈横截面积"匝数N均为定值，则如皿響对感应电压积分"岡畔对线圈两端感应电压进行积分，有许多办法和仪器如冲 「 汁击检流计、磁通计、R-C积分器、电压频率变换数值积分器、 R-C有源积分器等等，近年用得比较普遍的是R-C有源积分 器基本的R-C有源积分器如图（1）所示考虑到运算放大器有很大的输入阻抗和输入端可看成“虚 地”的性质，有如下关系若适当选择R、C的数值，满足 ，f为输入信号频率，则即：积分黠 T功率放大器卜 画瘢匡器|確化装置 磁通变化率栓测養置磁场Hr 检测装矍图（2）B-H回线测■仪器框图；反愎网络I| X-Y记录仪|3. 仪器构成。

图（2）是根据法拉第感应定律用有源积分器进 行B-H磁滞回线测量的仪器框图其中函数发生 器和功率放大器给磁化装置提供随时间变化的磁化 电流，磁通变化率检测装置（检测线圈）将感应电 压 ——送给积分器,积分器输出与磁通道e 成正比的信号至X-Y记录设备的Y输入端外加磁场测量装置测出与磁场对应的信号送至X-Y记 录设备的X输入端于是记录到e-H曲线再通过e与B的关系算出B-H曲线反馈网络是为了 控制函数发生器的扫描速度在e变化剧烈区间，H变化缓慢些，以便记录更精确实验仪器电脑有源积分器线圈实验数据与处理1、 实心磁铁测量实验中使用的磁铁直径2.7cm，线圈匝数10则磁铁面积S二0.000572265m2，将实验中所得磁通量Q除以nS得到磁感应强度B，单位mT将图像平移，得到如下图像：可以得到：剩磁B 二 337.6mTr矫顽力 H =—171.7kA/mBC最大磁能积(HB)二15.74 kTA/mM2、 磁环测量首先测量空线圈：(qMEN一拟合后可以得到斜率a = 0.325 ； a二np So磁环外径=3.1cm，内径=1.8cm，匝数200.；则总面积S=7.739786cm2 ；永磁体面积Sl=2.5434cm2Q — aH + n p HSB = o 1根据公式： nSl 处理数据，将磁通转化为磁感应强度得到0.3l4*2.54 aH + np HS ©— 0.314H + —7^4 — HB = oi = 774 =0.052凶—4.2 HnSl单位分别为mWb、KA / m作图得到：30 0 0-1000 —=-178 5, B_= 820.910 00 --H, = 101.9, B = 490.8IM M很明显，在测量后半段，数据发生了漂移，但是由于考虑第二象限，影响不是很大，因此得到:剩磁B 二 820.9mTr矫顽力 H = —178.5kA/mBC最大磁能积(HB) = 50.012 kTA/mM思考题：(1) 如何利用B-H曲线算出内禀矫顽力？答：利用公式B = p x(H + M)，可以得到M-H曲线，得到M=0时的H值变为内禀矫顽力。

o(2) 用作图法求得的最大磁能积(BH) M与计算的(BH) M有何差别？ 答：做图法是采用近似的方法，简单快捷，而计算是精确的结果。