铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 铁磁材料的磁滞回线和根本磁化曲线 测验讲义 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性，也是设计选用材料的重要依据 一：测验目的： 1． 熟悉铁磁材料的磁化规律，对比两种典型铁磁物质的动态磁特性 ．． 2． 测定样品的根本磁化特性曲线(Bm-Hm曲线)，并作μ—H曲线 ．．3． 测绘样品在给定条件下的磁滞回线，以及相关的Hc ，Br ，Bm ，和[H B ]等参数 ．． 二：测验原理： 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，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猛烈磁化，磁导率μ 很高另一特性是磁滞，即磁场作用中断后，铁磁材料仍留存磁化状态图一为铁磁物质的磁感应强度Β与磁场强度H之间的关系曲线 B (Bm)BS s r b c a H HS - -HC 0 HC HS (Hm) Rˊ-Br sˊ -Bm 图一 铁磁物质的起始磁化曲线和磁滞回线 图中的原点。

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从零开头增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段落0a所示；继之B随H急速增长，如ab段所示；其后，B的增长又趋缓慢；当H值增至Hs 时，B 的值达成 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逐步裁减至零时，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，对比线段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，而留存剩磁Br 当磁场反向从o逐步变为-Hc时，磁感应强度B=O，这就说明要想消释剩磁，务必施加反向磁场，Hc称为矫顽力它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的才能，线段rc称为退磁曲线 图一还说明，当外磁场按Hs →0→-Hc→-Hs →0 → Hc→ Hs次序变化时，相应的磁感应强度那么按闭合曲线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 开初始态为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根本磁化曲线由此，可近似确定其磁导率 μ＝B/H 因B与H是非线性关系，所以铁磁材料的磁导率 μ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 图二 同一铁磁材料的一组磁滞回线 图三 铁磁材料根本磁化曲线和μ--H关系曲线 μ-H 磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类的主要依据，图四为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，如钕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， B 适于做记忆材料如磁环、磁膜， 技行业 H 图四 不同铁磁材料的磁滞回线 查看和测量磁滞回线和根本磁化曲线的线路如图五所示 待测样品有两种，为E型的钢片形式N为励磁绕组匝数，n为测量磁感应强度B所用的测量绕组匝数R1为励磁电流限流电阻，同时也是输出UH的取样电阻设通过励磁线圈的励磁电流为I1，那么根据安培环路定律，样品的磁化场强为，（在任意时刻） ∮H?dl=ΣI ∴ H= i1N/L ∵ i1=U1/R1 L为样品的平均磁路长度 ∴ H=(N/LR1)U1 ⑴ 所以，我们可以通过测量U1，计算出场强H 在交变磁场作用下，样品的磁感应强度值B瞬时值是由测量绕组n和R2、C2电路来给定根据法拉第电磁感应定律，由于测量绕组中磁通变化，在测量线圈中产生的感生电动势的大小为： ε 2= =n dφ/dt 根据磁感应强度定义： B=φ/S ∴ B=(1/nS)∫ε2 dt 。

⑵ 其中S为样品的横截面积 在测试回路中；根据基尔霍夫定律 有 ε2=i2R2+U2+i2r-L2di2/dt 式中R为测试线圈内阻，L2为测试线圈自感 测试线圈的自感和内阻都很小，我们把它们疏忽，那么回路方程为： ε2=i2R2+U2 U2=Q/C2 由于我们选用的R2和C2都对比大， 而 i2R2 和 Q/C2 相对比, i2R2>> Q/C2 所以 又把回路方程近似为： ε2=i2R2 而 i2=C2dU2/dt 所以 ε2=R2C2dU2/dt ⑶ 由 ⑵ ， ⑶ 得出 B=（R2C2/nS）U2 ⑷ 所以，测得U2，便可计算出B 综上所述，我们将U1、U2加到示波器的x、y输入端上，便可看到样品的磁滞回线（B-H线）加到测试仪上，可对样品的磁滞回线多点采样测定，并计算出此测试条件下的饱和磁感应强度Bm，剩磁Br，矫顽力Hc和磁滞损耗［BH］及磁导率 三、测验内容 1．电路连接：在测验仪上选定一个样品，按测验仪机箱上所给定的电路图连接线路，把R1选择调到2.5Ω，U选择调理到0，UH和UB分别连接到示波器的通道1（CH1 X）和通道2（CH2 Y）端子。

插孔⊥为公共将示波器的TIME/DIV旋钮反时针旋毕竟（X-Y）档 2．样品退磁：开启测验仪电源，对试样举行退磁即顺时针转动―U选择‖旋钮，令U从0增加到 3V，然后再反时针方向转动，将U从最大值3V减到0，目的是消释剩磁，使测试样品处于磁中性状态即B=H=0，如图六所示 3、查看磁滞回线：开启示波器电源，适当调理光点的亮度（INTEN）和聚焦（FOCUS），使光点明显，同时调理光点的水平位置和CH2的垂直位置，使光点位于坐标网格的中心令U=2.2V，分别适当调理CH1和CH2的灵敏度（VOLTS/DIV）使显示屏上展现大小适当的磁滞回线，若滞回线顶部展现编织状小环（如图上所示），可以适当降低励磁电压予以消释 4查看、对比样品1和样品2的磁滞回线请留神，在将测试线路从一个样品移向另一个样品时，请关闭测试电源接入样品后，首先应退磁 5测绘样品的 曲线，关闭示波器和测验仪电源，撤去示波器，输入探笔，将测验仪的Y （UB）， 和Ｘ（ＵＨ）同测试仪的三个相应端子用给定的粗线连接起来，开启电源，对样品退磁，依次测定U=0.5V、1.0v……、3.0V的10组Hm和Bm值（使用测试议的功能7做测试，使用功能11显示）填入表一，计算出μ 值，用坐标纸画出根本磁化曲线B-H曲线和μ –H线。

6、 令U=3.0V、R=2.5，先退磁，使用测试仪的功能7做一次给定条件下的磁滞回线测试，用功能8，读出本次测试中近300个点的B，H值，记入表一，并用功能11读出Bm,用功能9读出本次磁滞回线的Hc和Br，用功能10 读出本次磁滞回线的磁滞损耗[HB]，填入表二,填表时请留神所使用的倍数记录所用倍数和倍数值 7、根据步骤6中所测得的B、H值用坐标纸绘制出磁滞回线(B-H曲线)，如何取数，取多少个数，请自行考虑 四、测验记录 表一、根本磁化曲线（Bm-Hm曲线）和μ－H曲线 测试条件： 样品号： 仪器号： 单位： H： B： μ： U Hm Bm μ 表二 磁滞回线 测试条件： U= R1= 测试样品号： 仪器编号： 所用倍数代码： 倍数及单位： H： B： Hc= Br= Bm= [HB]= No H B No H B No H B — 8 —。