实验6铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定.docVIP

实验 铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定 本实验中用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测得的曲线称为动态磁滞回线。测量磁性材料动态磁滞回线的方法较多，用示波器法测量动态磁滞回线的方法具有直观、方便、迅速以及能够在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测量的独特优点。 【实验目的】 1．利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线； 2．了解磁性材料的基本特性； 3．了解磁性材料的退磁以及磁锻炼的方法。 【实验仪器】 CZ-2磁滞回线装置，可隔离变压器，万用表，标准互感器，电键等 【实验原理】 一、铁磁材料的磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一个重要的特点就是磁滞。当材料磁化时，磁感应强度不仅与当时的磁场强度有关，而且决定于磁化的历史情况，如图16-1所示。当增加到某一值时，几乎不再增加，说明磁化已达饱和。材料磁化后，如使减小，将不沿原路返回，而是沿另一条曲线下降。当从增加时，将沿曲线到达，形成一个闭合曲线称为“磁滞回线”，其中时，，称为“剩余磁感应强度”。要使磁感应强度为零，就必须一个反向磁场，称为矫顽力。此曲线和原点中心对称，不同的值即不同外磁场值所对应的回线大小也不同。在磁测量中，进行反复磁化过程的操作称为“磁锻炼”，所得到的一系列振幅不同的磁滞回线端点轨迹的连线，称为“基本磁化曲线”，如图16-1中曲线。 各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。 由于铁磁材料的磁滞性质，磁性材料所处的某一状态必然和它的历史有关。为了使样品的磁特性能重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（，）开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。 二、示波器测量磁滞回线的原理 如图16-2，为测量铁磁材料动态磁滞回线的原理电路。将样品制备成闭合的方形（或环行），然后均匀地绕以磁化线圈以及副线圈，（如果是环行样品绕制，则叫罗兰环）。 交流电压加在磁化线圈上，为取样电阻，其两端电压加到示波器的轴输入端上。副线圈与电阻及电容串联成一闭合回路，电容两端的电压加到示波器的轴输入端上。 1．（X轴输入电压）正比于铁磁样品内的磁场强度H 设样品的平均周长为，磁化电流为（瞬时值），根据安培环路定理有： 而： 所以 （16-1） 由于均为常数，因此，该式清楚表明示，任意时刻示波器荧光屏上电子束水平偏转位移的大小（）与样品中的磁场强度成正比。 2．（示波器Y轴输入电压）在一定条件下正比于样品中的磁感强度 图16-2所示，设样品的横截面积为，根据电磁感应定律，在匝数为的副线圈中，感应电动势为： （16-2） 此外，在副线圈中的电流为且电容上的电量为时，又有： （16-3） 上式中，考虑到副线圈较少，因而自感电动势未加以考虑。 同时，与都做成足够大，使电容上的电压降（）比起电阻上的电压降小到可以忽略不计。为此，上式可写成： （16-4） 结合（16-2）、（16-10）两式，不考虑（16-2）中的负号（在交流电中负号相当于相位差为）时，且考虑到，可得： （16-5） 两边积分得和间的瞬时关系： （16-6） 由于等皆为常数，所以，上式清楚地表明了输入到示波器Y轴上的电压正比于样品中的磁感强度。 由此可见，在磁化电流变化的一周内，示波器的光点将描绘出一条完整的磁滞回线，并在以后每个周期都重复此过程，这样，在示波器的荧光屏上将会看到一个稳定的磁滞回线图象。 3．测量标定 本实验不仅要求能用示波器显示出待测材料的动态磁滞回线，而且能使用示波器定量观察和分析磁滞回线。因此，在实验中还需要确定示波器荧光屏上轴（即轴）的每一小实际格代表多少磁场强度，轴（即轴）的每一小格实际代表多少磁感应强度，这就是测量定标问题。 对于显示在荧光屏上的磁滞回线如图所示首先记录下±及±点的位置,然后在保持示波器增益不变的条件下来进行标定。 （1）轴（即轴）标定 轴标定操作的目的是标定。具体而言就是确定示波器荧光屏上轴（即轴）的每一小格实际代表多少磁场强度。由（16-1）式可见，若设法测出光点沿轴偏转的大小与电压的关系，就可确定。具体标定的线路如图16-3 即将图线路中样品的副边短接,保持数值不变,并接入电流表。合上开关K调节使显示在荧光屏上水平线段恰与±间的水平距离相等若这时电流表读数为(电流表用交流档，指示的是正弦波的有效值),其峰值=根据安培环路定律： (单位：安匝/米) 式中 单位是安培, 单位用米。 如果荧光屏上水平方向点和间的距离为，则水平轴上每一所代表的磁场强度为：