磁滞曲线与交流磁化率.PDF

物理實驗四實驗講義 磁滯曲線與交流磁化率 目的 觀察不同樣品材料之磁滯曲線及在不同頻率的 交流磁場下，其交流磁化率隨頻率的變化 行為。 原理 z ℓ p a x y 圖 1 圖 2 磁滯曲線 ：當外加磁場H 先增加然後再減少時，鐵磁性材料的磁化強度曲線並不循著原 路而回 (如圖 1) ，則我們稱之為磁滯現象(hysteresis) 。當外加磁場由負值增加至零，因材料仍 有部分殘磁，因此材料的感應磁場大小不為 0 而為 ，稱為remagnent或 remanence permanent magnet ；當外加磁場達到時恰可消除材料的殘磁，該 稱之為矯頑力，此時材料的感應磁 場大小為 0 ；再增大外加磁場，材料的感應磁場趨於飽和，為材料完全磁化點(saturation) ， 反之亦然。對於軟磁材料而言，磁滯曲線較易明顯觀得；而對硬磁材料而言，由於材料不易 完全磁化，欲達值需很大外加磁場，磁滯曲線不飽和。 磁滯曲線量測裝置示意圖 如圖 2 ，將磁化強度M的金屬棒置於 z軸上， p點之磁場在 x 方向之分量為 MA H 1 …eq.1 其中A為金屬棒之截面積，a為 p點至原點的距離。 π ℓ 若在 p點擺一磁針，且未有金屬棒時磁針垂直 x軸，則當放入金屬棒後磁針之偏角為 H tanθ …eq.2 H eq.2 式中H為地磁的水平分量，其值約為 28.7Am-1 ，故 π H M tanθαtanθ …eq.3 A ℓ 因金屬棒放在螺線管中，若螺線管通過電流 I ，則螺線管亦可產生Ho 之磁場 H nI …eq.4 其中 n 為螺線管繞線密度(n=1900 匝/m) 。 故總磁場為 H +M ，而磁感應向量B應為 o Bμ H M …eq.5 B-H 之曲線稱為磁滯曲線。 o 1 物理實驗四實驗講義 另外由於外加磁場 H的大小與線圈的電流大小有關，而樣品材料的感應磁場也可以透過 感應線圈的感應電動勢求得，於是藉由能代表外加磁場 H的交流電流及能代表感應磁場的感 應電壓，透過示波器的顯示，便可得樣品材料之動態磁滯曲線圖。 法拉第線圈法拉第線圈 樣品線圈