磁滞回线
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磁滞回线过原点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁滞回线是材料在磁场作用下磁化过程中产生的磁化曲线,它是磁性材料特有的一个重要性质。
磁滞回线随着外加磁场的变化而变化,呈现出非线性的特性。
本文将对磁滞回线及其过原点的影响进行深入探讨,以揭示其在磁学领域中的重要作用和意义。
在引入磁滞回线过原点的现象后,我们将详细探讨其对材料磁特性的影响,并探讨其在实际应用中的潜在价值和挑战。
通过对磁滞回线的理解和分析,我们可以更好地指导材料的设计与应用,为磁性材料的研究和开发提供新的思路和方法。
本文力求通过系统的分析和总结,为读者提供一份全面深入的磁学知识,希望能够引起读者对磁滞回线及其过原点的关注和思考。
1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将对磁滞回线过原点的概念进行概述,并阐明文章的结构和目的。
在正文部分,将分别介绍磁滞回线的定义及特性,以及磁滞回线过原点的影响。
结合理论和实践,我们将探讨磁滞回线过原点的重要意义,并提出应用于不同场景的建议。
最后,在结论部分,将总结磁滞回线过原点的意义,探讨其在未来的发展前景,为读者提供深入思考和展望。
整个文章结构清晰,层次分明,旨在帮助读者全面了解磁滞回线过原点的相关知识,并启发对未来研究和实践的思考。
1.3 目的:本文的目的在于深入探讨磁滞回线过原点这一现象,在理解什么是磁滞回线和其特性的基础上进一步探讨磁滞回线过原点的影响。
通过分析磁滞回线过原点的作用,我们可以更深入地了解磁性材料在外加磁场作用下的行为,以及这一现象对于磁性材料应用和磁性器件设计的重要性。
同时,本文也旨在探讨磁滞回线过原点的意义,分析其在实际应用中的潜在价值,为相关领域的研究和实践提供有益的参考和指导。
最终,通过对磁滞回线过原点的研究,希望能够为磁性材料及其应用领域的发展提供新的思路和启示。
2.正文2.1 什么是磁滞回线磁滞回线是描述磁性材料在外加磁场作用下磁化过程的一种特性曲线。
磁滞回线参数的物理意义磁滞回线是描述铁磁材料磁化过程的重要特性曲线,它反映了铁磁材料在交变磁场作用下的磁化行为。
本篇文章将详细探讨磁滞回线各个参数的物理意义。
1.饱和磁通密度(Bs)饱和磁通密度是指铁磁材料在饱和状态下的磁通密度。
当外加磁场增大到一定值时,铁磁材料的磁化强度将达到饱和状态,此时对应的磁通密度即为饱和磁通密度。
饱和磁通密度反映了铁磁材料在饱和状态下的磁化能力。
2.剩磁磁通密度(Br)剩磁磁通密度是指在磁滞回线中,铁磁材料在正向最大磁场下的剩余磁通密度。
当外加磁场减小到零时,铁磁材料中保留的部分磁通密度即为剩磁磁通密度。
剩磁磁通密度反映了铁磁材料在磁场变化过程中所保留的磁化强度。
3.矫顽力(Hc)矫顽力是指为了使铁磁材料的磁化强度完全消失所需施加的反向磁场强度。
矫顽力反映了铁磁材料保持磁化状态的能力,是衡量铁磁材料性能的重要参数。
4.最大磁能积((BH)max)最大磁能积是指在磁滞回线中,铁磁材料在正向最大磁场和反向最大磁场下的储能密度之差的最大值。
它反映了铁磁材料在磁场变化过程中的储能能力。
5.矩形比((BH)r)矩形比是指磁滞回线所包围的面积与正向最大磁场和零场点之间的水平轴线之间的面积之比。
它反映了铁磁材料在交变磁场作用下的响应特性,是衡量铁磁材料性能的重要参数。
6.损耗(P)损耗是指在交变磁场作用下,铁磁材料内部产生的热量或能量损失。
它主要包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等部分,反映了铁磁材料在交变磁场作用下的能量转换效率。
7.滞后角(θ)滞后角是指在实际磁滞回线与正向最大磁场之间的夹角。
它反映了铁磁材料在交变磁场作用下的响应速度和滞后现象。
滞后角越小,说明铁磁材料的响应速度越快,反之则说明响应速度较慢。
综上所述,磁滞回线参数的物理意义涵盖了铁磁材料的多种特性,对于理解铁磁材料的性质和应用具有重要意义。
通过对这些参数的测量和分析,我们可以评估铁磁材料的性能,为实际应用提供重要依据。
数据处理-磁滞回线
磁滞回线是指材料在磁化过程中,其磁化强度与外加磁场强度的关系图形。
当外加磁场强度从0逐渐增加时,材料的磁化强度会随之增加,但当外加磁场强度达到一定值后,材料的磁化强度不再增加,而是趋于饱和。
当外加磁场强度逐渐减小时,材料的磁化强度并不会立即减小,而是保持一定的数值,直到外加磁场强度减小到一定程度后,材料的磁化强度才开始减小。
这种由于磁化强度滞后于外加磁场强度变化而产生的现象,就是磁滞回线。
磁滞回线的形状可以反映材料的磁性特性。
常见的磁滞回线形状有正常环状、长方形和椭圆形等。
正常环状的磁滞回线表明材料磁化过程中存在一定的能量损耗;长方形的磁滞回线表明材料的磁化过程中磁化强度没有随着外加磁场强度的变化而发生明显的变化;椭圆形的磁滞回线表明材料在磁化过程中存在磁滞现象且磁化强度的变化幅度较大。
磁滞回线的测量和分析可以用于材料的磁性测试和磁性材料的设计和优化。
在实际应用中,磁滞回线的形状和参数对于材料的磁性性能有着重要的指示意义,如剩磁、矫顽力、磁导率等。
磁化曲线和磁滞回线
1 磁化曲线
磁化曲线是指磁体在沿着磁感应点B与曲径s的轴线受外加电流的作用下受到的磁化磁感应点B随曲径s变化而发生变化的曲线,也叫磁感应磁铁的认知曲线。
磁化曲线的概念是由物理学家古典物理学家定义的,一般引用唐之物理学指出,当磁性体沿着磁感线而移动,以及其磁化点B与曲径s之间存在着某种联系时,磁感化曲线就会形成。
2 磁滞回线
磁滞回线,也称为磁回线,是指当磁性体处于静止的状态并受到外部的磁通量的影响时,磁场就会随着时间的变化而发生变化,而磁性体的磁矩也会改变,从而产生滞回效应的形式。
根据古典物理学的定义,当磁性体受到一定的磁通量时,在它的受磁点B与曲径s之间产生滞回效应,从而形成一条磁滞回线。
换句话说,由于外部磁通量对受磁体的影响,在一定的时间内受磁体磁感应B增长有一定规律,形成一条磁滞回线,以此来定量描述磁性体在外磁场作用下的磁性结构以及磁化特性。
磁化曲线和磁回线这两者在实际应用中有难以分割的内在联系,并同时受到温度及其他影响因素的影响,因此,对它们的理解对于了解静磁结构和磁性有着重要的意义。
磁滞回线的特点
磁滞回线的特点:
(1)设铁磁性材料已沿起始磁化曲线磁化到饱和,磁化开始饱和时的磁感应强度值用Bs表示。
如果在达到饱和状态之后使H减小,这时B的值也要减小,但不沿原来的曲线下降,而是沿着上一条曲线段下降。
对应的B值比原先的值大,说明铁磁质磁化过程是不可逆的过程。
当H—0时,B不为零,这是铁磁质的剩磁现象,加反向磁场H,使B为零,继续增加反向磁场H。
材料又可被反向磁化达到反方向的饱和状态,以后再逐渐减小反方向的磁场至零值时,B和目的关系将沿左下段变化。
这时改变线圈中的电流方向,即又引入正向磁场,则形成如图所示的闭合回线。
从图中可以看出,磁感应强度B值的变化总是落后于磁场强度H 的变化,这种现象称为磁滞,是铁磁质的重要特性之一,上述闭合曲线常称为磁滞回线。
各种不同的铁磁性材料有不同的磁滞回线,主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力的大小有别。
铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线。
(2)同一铁磁质的一系列磁滞回线。
(3)同一铁磁材料的一簇磁滞回线从起始磁化曲线上的任一点出发,都可得到一个磁滞回线。
铁磁材料的磁滞回线实验报告1. 引言嘿,大家好!今天我们来聊聊一个听起来挺高大上的话题——铁磁材料的磁滞回线。
别被这名字吓着,其实就是讲讲磁性材料在磁场里是怎么“跳舞”的。
你知道的,就像我们在舞池里随着音乐的节拍摇摆一样,铁磁材料在外加磁场的作用下也有自己的节奏。
那么,什么是磁滞回线呢?简单来说,就是当你给材料施加磁场,然后慢慢撤去,材料的磁性却不立即消失,反而会有点“恋恋不舍”,留下了个回忆。
这种现象就像你和朋友在一起玩耍,最后告别的时候总是舍不得,难免多聊几句。
2. 实验原理2.1 磁滞现象磁滞现象就像是铁磁材料的个性签名,显示了它们与外部磁场之间的关系。
比如说,咱们给它施加一个逐渐增强的磁场,材料的磁性就会跟着提升,直到它达到了“满格”。
但是,当我们慢慢把磁场撤去时,它却不愿意完全放弃那份磁性。
哎呀,这就像是当你终于放下那部电视剧时,脑海中却依然会浮现出剧情和角色一样。
这样一来,就形成了一个闭合的回路,我们叫它“磁滞回线”。
2.2 磁滞回线的意义这个磁滞回线其实是有大智慧的。
它能告诉我们材料的磁性有多强、回到原点需要多长时间,还有它的损耗情况。
就好比在生活中,某些事情的影响总是持续很久,哪怕你努力想要忘记,也难免时不时会被唤醒。
所以,了解这些磁滞回线,对于我们选择合适的铁磁材料来做一些实用的东西,比如变压器、磁铁等,都是相当重要的。
3. 实验步骤3.1 准备工作好啦,话说回来,咱们进入正题——实验步骤。
首先,我们得准备一些设备。
通常需要一个电源、一个电流表、一个磁场发生器,还有一个叫霍尔探头的东西。
嘿,听起来是不是有点复杂?但其实操作起来简单得很,就像做一杯拿铁,准备好材料,按照步骤来就行。
3.2 实验过程实验开始了,我们先将铁磁材料固定在工作台上,接着用线圈围住它,这样就能在材料周围产生磁场。
然后,慢慢调节电源的电流,观察材料的反应。
每当电流增加时,我们用霍尔探头测量材料的磁通量,记录下数据。
磁滞回线磁滞回线的定义当铁磁质达到磁饱和状态后,如果减小磁化场H,介质的磁化强度M(或磁感应强度B)并不沿着起始磁化曲线减小,M(或B)的变化滞后于H的变化。
这种现象叫磁滞。
在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示,当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线[1]。
图示为强磁物质磁滞现象的曲线。
一般说来,铁磁体等强磁物质的磁化强度M或磁感应强度B 不是磁场强度H的单值函数而依赖于其所经历的磁状态的历史。
以磁中性状态(H =M=B=0)为起始态,当磁状态沿起始磁化曲线0ABC磁化到 C点附近(如图)时,此时磁化强度趋于饱和,曲线几乎与H轴平行。
将此时磁场强度记为Hs,磁化强度记为Ms。
此后若减小磁场,则从某一磁场(B点)开始,M随H 的变化偏离原先的起始磁化曲线,M的变化落后于H。
当H 减小至零时,M不减小到零,而等于剩余磁化强度Mr。
为使M 减至零,需加一反向磁场-,称为矫顽力。
反向磁场继续增大到-Hs 时,强磁体的M将沿反方向磁化到趋于饱和-Ms,反向磁场减小并再反向时,按相似的规律得到另一支偏离反向起始磁化曲线的曲线。
于是当磁场从Hs变为-Hs,再从-Hs变到 Hs时,强磁体的磁状态将由闭合回线CBDEFEGBC描述,其中BC及EF两段相应于可逆磁化,M为H 的单值函数。
而BDEGB为磁滞回线。
在此回线上,同一H 可有两个M值,决定于磁状态的历史。
这是由不可逆磁化过程所致。
若在小于Hs的±Hm 间反复磁化时,则得到较小的磁滞回线。
称为小磁滞回线或局部磁滞回线(见磁化曲线图2)。
相应于不同的Hm,可有不同的小回线。
而上述 BDEGB为其中最大的。
故称为极限磁滞回线。
H大于极限回线的最大磁场强度Hs时,磁化基本可逆;H 小于此值时,M为H的多值函数。
通常将极限磁滞回线上的Mr及定义为材料的剩磁及矫顽力,为表征该材料的磁特性的重要参量。
试述磁滞回线的物理概念磁滞回线是描述磁场随外加磁场的变化而产生的磁化程度的图形,是磁性材料特有的一种现象。
磁滞回线的物理概念涉及到磁化、磁畴以及磁性材料的磁性行为等方面。
在讨论磁滞回线之前,我们先来了解磁化的概念。
磁化是指物质在外加磁场作用下发生磁化,即磁性材料内部磁偶极矩的方向随外加磁场的变化而发生变化。
磁滞回线反映了磁化过程中的非线性行为。
一般而言,当外加磁场开始增加时,材料内部的磁化程度也随之增加,此时的磁化过程称为磁饱和,也就是磁滞回线的起点。
当外加磁场减小时,材料内部的磁化程度并不会立即减小甚至完全消失,而是在一定范围内保持一定的磁化程度,这个过程被称为剩余磁化,也是磁滞回线呈现出闭环形态的原因。
当外加磁场继续减小时,磁滞回线逐渐向原点靠近,最终回到原点(饱和磁化度为零)。
磁滞回线的形状和磁性材料的特性有关。
不同类型的磁性材料具有不同的磁滞回线形状。
例如,铁磁材料的磁滞回线呈现出一个明显的矩形闭环,而铁磁材料的磁滞回线则呈现出类似于S型的形状。
这些不同形状的磁滞回线对应了材料的不同磁性特性。
磁滞回线的形状取决于磁性材料中磁畴的演变过程。
磁畴是磁性材料中微观磁性结构的基本单元,是由一组具有相同磁矩方向的原子或磁性离子组成的。
磁畴内的磁矩方向相同,但相邻磁畴的磁矩方向可以不同。
在没有外加磁场的情况下,磁畴的尺寸和取向都是不规则的。
当外加磁场增加时,一些磁畴会扩大并与其他磁畴合并,形成更大的磁畴,从而使材料整体磁化程度增加。
当外加磁场减小时,一些磁畴会逐渐缩小,最终发生磁畴翻转,即磁矩方向由原来的与外加磁场相同转变为与外加磁场相反。
这个磁畴翻转的过程是磁滞回线的闭环形态的主要原因。
磁滞回线的形状和磁性材料的性能有关,可以用来表征材料的磁性特性。
例如,磁滞回线的面积可以反映材料的磁化难易程度,即材料对外加磁场的响应能力。
面积越大,磁滞回线越宽,表明材料的磁化程度随着外加磁场的变化而变化的范围越广,即材料对外加磁场的变化更加敏感,有较好的磁化可逆性。
磁滞回线的名词解释磁滞回线是描述磁材料在磁场作用下的磁化过程的一条特殊曲线。
通过磁滞回线,我们可以了解磁材料在不同磁场强度下的磁化和去磁化行为,进而深入了解磁性材料的性质和应用。
本文将详细解释磁滞回线的概念、特点以及磁滞回线在磁性材料研究和应用中的重要作用。
一、磁滞回线的概念磁滞回线是磁材料在磁场作用下,磁化强度与磁场强度之间的关系曲线。
当磁场不断改变时,磁滞回线描述了磁材料在该过程中的磁化和去磁化行为。
通过磁滞回线,我们可以了解磁材料在磁场中的响应,包括磁化过程中的磁滞现象和去磁化过程中的剩余磁感应强度。
二、磁滞回线的特点1. 延迟性:在磁场变化时,磁材料的磁化和去磁化过程存在一定的延迟。
这是因为磁材料内部的磁矩需要经历排序和重新分布的过程。
因此,当磁场变化方向改变时,磁滞回线上的数据点并不紧跟磁场的变化,而是有一定的滞后。
2. 非线性:磁滞回线通常是非线性曲线。
在磁材料的饱和区域和饱和退磁区域,磁滞回线的斜率变化较大。
这是因为在磁感应强度较低或较高时,磁化过程更容易或更不容易发生。
3. 面积表示磁性材料特性:磁滞回线所围成的面积代表了磁材料的特性。
面积越大,说明磁材料磁化和去磁化过程中消耗的能量越大,也就代表磁材料的磁滞特性越强。
三、磁滞回线在磁性材料研究和应用中的重要作用1. 磁性材料研究:通过分析磁滞回线,可以确定磁材料的磁化曲线和去磁曲线,从而了解材料的磁滞特性,如磁饱和磁感应强度、剩磁、矫顽力等。
这些特性对于磁材料的设计和选择具有重要意义。
2. 磁性材料应用:磁滞回线在磁性材料的应用中也起到了关键作用。
例如,在电力变压器中,通过控制磁性材料的磁滞回线特性,可以实现高效的能量传递和有效的电力转换。
此外,磁滞回线还被广泛应用于磁存储器件,如硬盘和磁带等。
四、不同磁性材料的磁滞回线不同类型的磁性材料具有不同的磁滞回线特性。
软磁材料通常表现出较小的磁滞回线面积,具有较高的磁导率和低的矫顽力,适用于电力变压器和电子磁铁等应用。
磁滞回线[引言]磁性材料应用很广,从常用的永久磁铁、变压器铁芯、到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用。
磁滞回线和磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。
用示波器法测量铁磁处理的磁特性是磁测量的基本方法之一,它具有直观、方便、迅速以及能够在不同的磁化状态下(交变磁化及脉冲磁化等)测量的优点,适用于一般工厂快速检测和对成品进行分类。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁化曲线和磁滞回线的基本测绘方法,而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
[实验目的]1.掌握用感应法测量磁参量的原理、方法和技术2.了解应力、样品形状、测量频率等因素对磁性的影响3.了解交流磁化曲线的定义和测试方法[实验内容]1.观测样品形状对磁化的影响2.观测应力对磁滞回线的影响,估算磁致伸缩系数3.观测磁滞回线随外加磁场的变化,作换向磁化曲线4.观测磁滞损耗功率随磁场频率的变化[实验原理]一.原理及仪器结构磁滞回线是表达铁磁材料在磁场下磁化和反磁化行为,即描述磁感应强度(B)或磁化强度(M)与外加磁场强度(H)关系的闭合曲线,反映材料的基本磁特性,是M S应用磁性材料的基本依据。
图1是直流磁场下的磁化曲线和磁滞回线。
图中标出了磁性材料的三个重要参数Mr(Br)、Hc、Ms (饱和磁化强度,即当磁化到饱和时M的值)。
在交变磁场中表现出的磁特性—交流磁特性或称动态磁特性和在直流场下的磁特性— 静态磁性有很大不同。
它不仅与材料本征特性有关,而且与测试频率、磁场波形等测试条件有关。
图2表示在相同频率下外磁场幅值大小对磁滞回线的影响。
随磁场变化,磁滞回线大小、形状都在变化。
连接各回线的幅值(图中的Hm 、Bm )点得到一条通过原点的曲线,称换向磁化曲线或交流磁化曲线。
由图3可以看到,频率对磁滞回线形状有很大影响,矫顽力(H C )随频率增大而增大。
感应法是一种最基本和常用的磁参量测量方法。
依据法拉第电磁感应定律,在环绕试样的探测线圈内的感应电动势与其中磁通量随时间的变化率成正比,即为dtdB S N ⋅⋅-=ε (1) 其中N 为探测线圈的匝数,S 为样品的截面积,根据(1)式,将试样放在变化的磁场内磁化,则在探测线圈内有与dtdB 成正比的电动势产生。
磁滞回线的物理意义磁滞回线是描述磁性材料磁化特性的重要参数之一。
通过磁滞回线,我们可以了解材料在外加磁场作用下的磁化过程,并且从中可以得到许多有用的信息。
磁滞回线的物理意义主要体现在以下几个方面:1. 反映磁化和去磁化过程磁滞回线是材料在外加磁场作用下,磁化和去磁化过程的真实反应。
在磁滞回线上,我们可以清晰地看到材料在外加磁场增大时逐渐磁化,达到饱和磁化强度后,随着外加磁场逐渐减小,材料的磁化程度也逐渐减小,直至归零。
这一过程是一个闭合的回线,因此称之为磁滞回线。
2. 表征磁性材料的磁化特性磁滞回线可以用来表征磁性材料的磁化特性,包括饱和磁化强度、矫顽力、剩余磁化强度等。
通过分析磁滞回线的形状和尺寸,可以得到这些参数的定量值,从而揭示材料的磁性能。
不同的材料具有不同形状和尺寸的磁滞回线,可以通过比较它们的磁滞回线来研究不同材料的磁性能。
3. 分析材料的磁滞性能磁滞回线还可以用来分析材料的磁滞性能。
通过观察磁滞回线的形状和尺寸变化,可以了解材料的磁滞性能是否稳定。
如果磁滞回线的形状和尺寸变化较小,说明材料的磁滞性能较稳定。
反之,如果磁滞回线的形状和尺寸变化较大,说明材料的磁滞性能不稳定。
4. 评估材料的应用潜力磁滞回线可以用来评估材料在磁性应用中的潜力。
根据磁滞回线的形状和尺寸,可以判断材料的饱和磁化强度、矫顽力等参数是否适合特定的应用场景。
例如,在电力变压器中,需要用到具有较高饱和磁化强度和较低矫顽力的材料,以提高变压器的效率和性能。
通过分析磁滞回线,可以评估材料在电力变压器中的应用潜力。
磁滞回线是描述磁性材料磁化特性的重要参数,具有很大的物理意义。
通过磁滞回线,我们可以了解材料在外加磁场作用下的磁化过程,并从中得到许多有用的信息,包括磁化特性、磁滞性能和应用潜力。
因此,磁滞回线在材料研究和应用中具有重要的地位和作用。
内禀磁滞回线与磁滞回线的区别磁滞回线是描述磁性材料在磁场作用下磁化过程的一条闭合曲线。
而内禀磁滞回线则是指磁性材料在无外加磁场时的磁化特性。
磁滞回线是在外加磁场作用下的表现,而内禀磁滞回线则是在无外加磁场时的表现。
外加磁场会改变磁性材料内部的磁矩分布,使材料磁化。
而无外加磁场时,磁性材料自身也存在着一定的磁矩分布,这就是内禀磁滞回线。
磁滞回线的形状和磁性材料的磁化状态有关。
在外加磁场作用下,磁性材料的磁矩会随着磁场的变化而发生变化,从而导致磁滞回线的形状也随之改变。
而内禀磁滞回线则是磁性材料自身的固有特性,不受外界磁场的影响。
内禀磁滞回线的形状是由磁性材料的特性决定的,与外界磁场无关。
磁滞回线和内禀磁滞回线在形状上也有所不同。
磁滞回线通常呈现出一个闭合的环形曲线,上升段和下降段分别对应着磁化和去磁化的过程。
而内禀磁滞回线则没有明显的环形特征,通常呈现出一个不规则的曲线形状。
内禀磁滞回线的形状取决于磁性材料的组成、结构和处理方式等因素,不同的材料具有不同的内禀磁滞回线形状。
磁滞回线和内禀磁滞回线在应用上也有所不同。
磁滞回线常用于描述磁性材料的磁化特性,可以用于磁性材料的选型和设计。
通过分析磁滞回线的形状和特征,可以了解磁性材料的饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力等参数。
而内禀磁滞回线则主要用于研究磁性材料的基本磁性特性,可以用于磁性材料的磁学性质研究和理论分析。
磁滞回线和内禀磁滞回线的区别主要在于:磁滞回线是在外加磁场作用下描述磁性材料磁化特性的曲线,而内禀磁滞回线是在无外加磁场时描述磁性材料磁化特性的曲线;磁滞回线的形状和磁性材料的磁化状态有关,而内禀磁滞回线则是磁性材料自身的固有特性;磁滞回线通常呈现出一个闭合的环形曲线,而内禀磁滞回线则没有明显的环形特征;磁滞回线主要用于磁性材料的选型和设计,而内禀磁滞回线主要用于研究磁性材料的基本磁性特性。
通过了解和分析这两种磁滞回线的特点和应用,可以更好地理解磁性材料的磁化过程和性能。
磁滞回线实验报告 - 磁导率1. 引言磁滞回线是指在磁化和去磁化过程中,材料的磁化强度与磁场强度之间的关系曲线。
磁滞回线的形状与材料的磁导率密切相关。
本实验旨在通过测量磁滞回线,研究不同材料的磁导率。
2. 实验设备和材料•电源•电流表•铁芯线圈•铁芯样品•磁场强度计(霍尔效应磁场传感器)3. 实验步骤3.1 准备工作•将铁芯线圈连接至电源,并将电流表与线圈串联,以测量通过线圈的电流。
•将磁场强度计连接至电源,以测量磁场强度。
3.2 测量铁芯样品的磁滞回线1.将铁芯样品置于铁芯线圈中心,并调整线圈的电流,使得磁场强度为零。
2.逐渐增加线圈电流,记录不同电流值下的磁场强度。
3.当线圈电流达到最大值时,逐渐减小电流,同样记录不同电流值下的磁场强度。
4.根据记录的磁场强度和电流数据,绘制磁滞回线图。
3.3 计算磁导率根据磁滞回线图,可以计算出磁芯样品的磁导率。
磁导率可以通过下式计算得出:磁导率 = 斜率 * 磁场强度 / 电流其中,斜率为磁滞回线上的斜率,磁场强度为磁滞回线上的纵坐标值,电流为通过线圈的电流值。
4. 结果和讨论根据实验测量得到的磁滞回线图,我们可以得到铁芯样品的磁导率。
通过对不同材料的磁滞回线进行比较,可以得出不同材料的磁导率差异。
这对于材料的选取和应用具有重要意义。
5. 结论通过本实验,我们成功测量了铁芯样品的磁滞回线,并计算出了磁导率。
磁滞回线实验是研究材料磁性特性的重要手段之一,可以为材料的应用提供参考依据。
6. 参考文献[1] 张三, 李四. 磁滞回线实验原理与方法. 物理实验教程, 20XX.[2] 王五, 赵六. 磁导率的测量与计算. 物理研究, 20XX.。
马氏体磁滞回线是指磁性材料在反复磁化过程中,其磁感应强度B与磁场强度H 之间的关系曲线。
它反映了强磁性物质磁化状态与磁场变化之间的相互作用和变化规律。
磁滞回线通常可以通过磁性测量仪进行测量得到,是磁性材料研究的重要参数之一。
在铁磁性物质中,当磁场强度H从零逐渐增大时,磁感应强度B也随之增大。
当磁场强度H减小到零时,磁感应强度B并不一定也减小到零,而是沿着一个比原来路径稍高的曲线回到原点。
这意味着即使磁场强度H减小到零,磁感应强度B 仍然会保留一定的值,这个值被称为剩余磁感应强度或矫顽力。
马氏体磁滞回线的形状和大小取决于不同的磁性物质和其制备条件。
对于不同形状的磁滞回线,可以应用于不同的领域。
例如,矩形磁滞回线可以应用于记忆元件中的铁心,而饱和磁滞回线可以应用于电磁铁和变压器等。
马氏体磁滞回线的应用也十分广泛。
在研究强磁性物质时,通过测量其磁滞回线可以了解其磁性能和磁化机制。
在电子技术领域,可以利用磁滞回线的特性来制造各种电磁元件和磁记录设备。
此外,在能源领域,可以利用磁滞回线的特性来制造高效能的无刷直流电机和发电机等。
磁滞回线的定义1. 简介磁滞回线是描述磁性材料在外加磁场作用下磁化过程的一种特性曲线。
它可以展示材料的磁性能,包括饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力等重要参数。
在物理学和工程学中,了解和分析材料的磁滞回线具有重要意义。
2. 磁滞现象当一个物体被放置在外加磁场中时,其内部原子或分子会重新排列以响应该磁场。
这种响应可以导致物体自身产生一个额外的磁场,即所谓的剩余磁场。
当外加磁场发生变化时,物体内部的原子或分子会再次重新排列以适应新的条件。
这种重新排列过程导致剩余磁场发生变化,并且与外加磁场存在一定的延迟。
3. 磁滞回线示意图上图展示了一个典型的磁滞回线示意图。
横轴表示外加磁场的强度H,纵轴表示物体的磁化强度M。
该曲线呈现出一个闭合的环形,表明在外加磁场变化的过程中,物体的磁化强度也发生了变化。
4. 磁滞回线的特征磁滞回线具有以下几个重要特征:4.1 饱和磁化强度(Ms)在外加磁场逐渐增大时,物体逐渐达到饱和状态。
饱和状态指的是材料中所有原子或分子都已经排列到最大程度,无法再进一步增强磁化强度。
饱和磁化强度是指在饱和状态下,物体所具有的最大磁化强度。
4.2 剩余磁化强度(Mr)当外加磁场逐渐减小至零时,物体仍然保留着一定的磁化效应。
这种剩余的磁化效应称为剩余磁化强度。
剩余磁化强度可以用来衡量材料对于外界磁场的敏感程度。
4.3 矫顽力(Hc)当外加磁场逐渐减小时,物体需要达到零磁化强度所需要的外加磁场强度称为矫顽力。
矫顽力可以用来衡量材料对于外界磁场的抵抗程度。
4.4 磁滞损耗在磁滞回线闭合的环形中,形成的面积表示了物体在外加磁场变化过程中所吸收或释放的能量。
这种能量损耗称为磁滞损耗,它是由于物体内部原子或分子重新排列所导致的。
5. 应用领域了解和分析材料的磁滞回线对于许多应用领域都具有重要意义:5.1 磁存储器件在计算机和其他电子设备中,使用了大量的磁存储器件,如硬盘驱动器和磁带。
了解材料的磁滞回线可以帮助我们设计更高效、稳定的存储介质。
磁铁材料的交流磁滞回线交流磁滞回线是指在交流电磁场作用下,磁铁材料的磁化特性所表现出来的一条封闭的曲线。
它与直流磁滞回线不同,因为在交流电磁场中,磁场方向和大小随时间变化,磁铁材料的磁化状态也会随之变化。
交流磁滞回线的性质是磁铁材料的重要特征之一,对于磁铁材料的应用具有重要意义。
下面将从交流磁滞回线的定义、特征、影响因素以及应用等方面进行详细的介绍。
首先是交流磁滞回线的定义。
交流磁滞回线是通过测量磁铁材料在交流电磁场中磁化过程的磁场强度和磁化强度的关系得出的一条封闭曲线。
它描述了在交流电磁场中,磁化强度随磁场强度变化的规律。
其次是交流磁滞回线的特征。
交流磁滞回线通常呈现为一个封闭的环形,但与直流磁滞回线相比,交流磁滞回线的形状更加复杂。
在交流电磁场中,磁场方向和大小不断变化,导致磁铁材料的磁化状态也会随之变化。
因此,交流磁滞回线的形状不仅受到材料的特性影响,还受到交流电磁场的频率和强度影响。
然后是影响交流磁滞回线的因素。
交流磁滞回线的形状受到多种因素的影响。
首先是材料的特性,包括磁抗、磁导率和饱和磁感应强度等。
不同的材料具有不同的磁滞特性,因此其交流磁滞回线的形状也有所差异。
其次是交流电磁场的频率和强度。
频率越高,磁滞回线的形状越窄;强度越大,磁滞回线的形状越大。
最后还受到材料的处理和使用条件等因素的影响。
最后是交流磁滞回线的应用。
交流磁滞回线的特性对于磁铁材料的应用具有重要意义。
例如,在电力系统中,交流磁滞回线可以用于评估电力设备的磁化特性,从而确定其稳定运行的能力。
在电子设备中,交流磁滞回线可以用于设计和优化电磁元器件的性能。
此外,交流磁滞回线还可以用于磁感应无损检测、电磁波屏蔽等领域。
综上所述,交流磁滞回线是磁铁材料在交流电磁场中磁化过程所展现出的一条封闭的曲线。
它是描述磁铁材料磁化特性的重要指标,对于材料的应用具有重要意义。
了解和研究交流磁滞回线的特性和影响因素,对于优化磁铁材料的性能和应用具有重要的指导作用。
系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________【实验名称】静态法测量软磁材料的磁滞回线和示波器观测动态磁滞回线【目的要求】i)了解电子积分器的工作原理和使用方法;ii)用静态磁参数测试仪测量软磁材料的磁化曲线和静态磁滞回线.iii)用示波器观测软磁材料的磁滞回线iv)学习标定磁场强度、磁感应强度,测定样品的参数(B S, B r, H c)【仪器用具】JCC‐Ⅱ型静态磁参数测试仪, 磁参量实验测试板, 测试连接线, 低压电源,变压器,示波器,电阻(2Ω),电感(0.05H),等等等等【实验原理】i)铁磁材料的磁化规律系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________如图所示, 曲线OA 为起始磁化曲线. 开始时, H 和B 均为0, 随着H 的增加, B 开始增加较为缓慢, 然后经过一段急剧增加的过程后又缓慢下来. 再继续增大H 时, B 几乎不变, 即达到磁饱和. 我们把闭合曲线Arc’A’r’A 叫做磁滞回线, B S 叫做饱和磁感应强度, B r 叫做剩余磁感应强度, rc’和r’c 称为退磁曲线, H c 称为矫顽力.为了让材料达到稳定状态,本实验选择在饱和电流I s 条件下, 重复按测试仪上的 “换向” 键, 使材料在达到稳定磁化. 只有经过“磁锻炼”后的磁滞回线才能代表该材料的磁滞性质. ii)测量原理和方法(1)计算磁化场的磁场强度H112()IH R R πΝ=+ (0.1)其中N 1为励磁线圈匝数, R 1, R 2为环的内外半径, I 为励磁电流. (2)通过探测线圈的磁通量Φ与该处的磁感应强度B 的关系为:2N BS Φ= (0.2)励磁电流反向引起的磁通量变化为:222N BS ∆Φ=Φ= (0.3)探测线圈两端的感生电动势为:i d e dtΦ=−(0.4) 即:i e dt ∆Φ=−∫ (0.5)本实验利用运算放大器实现积分运算, 其输出电压U 0与输入电压e i 的关系为:01i U e dt RC ≈−∫(0.6) 所以有:022RCB U N S=(0.7) 通过测量积分电压U 0, 可以计算出磁感应强度B, 各个数值在仪器上有标定:系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________N 1 (匝) N 2 (匝) S (mm 2) R 1 (mm) R 2 (mm) RC (s) 560±20400±1026±122250.102iii)示波器观察的原理:示波器两个通道分别接在标准电阻和积分电容上,这样他们的读数分别正比于H 和B. 关系为:H=N1l i1=N1Uch1 lR0=k1Uch1B=R2CN2SUCh2=k2Uch2 R 2C 不好算,我们用标准电感来测量,测量标准电感时候的图线斜率k ,那么我们有:R2C=MkR0k1=N1lR0,k2=M kR0N2S 【实验内容】i)测软磁材料的起始磁化曲线先消磁, 然后将励磁电流由小到大逐渐改变, 直到电流基本达到饱和, 测量电流相对应的积分电压U 0, 根据公式(0.1)和(0.7)求出相应的H 和B. ii)测量软磁材料的静态磁滞回线 (1)测饱和磁感应强度Bs饱和时进行磁锻炼, 积分清零, 电流换向, 测得积分电压U s , 于是有:22S S RCB U N S=(0.8) 此后保持测试仪的电流输出的大小. (2)测剩余磁感应强度B r数字表清零, 撤去励磁电流. 数字表上给出的积分电压记录为U r , 与之对应的磁感应强度的变化ΔB r 为:系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________2r r RCB U N S∆=(0.9) 因此, 剩余磁感应强度B r 为:r S r B B B =−∆ (0.10)(3)测磁滞回线上第I, Ⅱ, Ⅲ象限的点(a)接通测试板上的分流支路, 调节电位器, 使通过线圈的电流由I S 减小到需要的I 1. (b)断开分流支路, 再饱和电压下对材料磁锻炼.(c)再次接通分流支路, 将数字表清零, 然后断开开关S 2撤去线圈上的电流, 此时数字表上给出的积分电压记录为U 1. U 1对应的是磁感应强度从B 1到B r 的改变, 即:1112r RCB B B N S ∆=−= (0.11) 因而有:11r B B B =+∆ (0.12)(d)数字表清零. 再将开关S 2打向另一方, 即使线圈上的电流方向反向, 数字表上给出的积分电压记录为U 1ʹ , U 1ʹ 对应的是磁感应强度从B r 到B 1ʹ 的改变, 即有:1112r RC B B B U N S ′′′∆=−= (0.13) 因而有:11r B B B ′′=−∆ (0.14)(e)重复上述步骤.iii)测量动态图线:示波器调节到X ‐Y 模式,DC 耦合;连接线路之后,打开电源,然后把稳压电源的输出提高,直到在示波器上看到了图形,这个图形就是所谓动态磁化曲线,记录下曲线同示波器网格的所有交点;然后断开电源,把待测样品取下,换上标准电感,然后打开电源,测量得到的直线的斜率。
磁滞回线不闭合是磁性材料在交变磁场作用下,其磁化强度M与磁场强度H之间的关系曲线。
这条曲线通常呈现出闭合的形状,但在一些特殊情况下,可能会出现不闭合的情况。
这种情况通常是由于以下几种原因造成的:
1. 材料的非线性:当材料的磁化强度与磁场强度之间的关系不是线性的,而是呈现出复杂的非线性关系时,磁滞回线就可能不闭合。
这种情况下,磁滞回线的不闭合是由于材料的非线性特性造成的。
2. 材料的饱和:当材料的磁化强度达到饱和状态时,磁滞回线就会不闭合。
这是因为在饱和状态下,无论磁场强度如何变化,磁化强度都不会再发生变化,因此磁滞回线就无法闭合。
3. 材料的缺陷:当材料中存在缺陷,如晶界、位错等,这些缺陷会对材料的磁性能产生影响,导致磁滞回线不闭合。
这是因为这些缺陷会改变材料的磁化行为,使得磁滞回线无法闭合。
4. 温度的影响:温度对磁性材料的性质有很大影响,当温度变化时,材料的磁性能也会发生变化,这可能导致磁滞回线不闭合。
例如,当温度升高时,材料的饱和磁化强度可能会降低,从而导致磁滞回线无法闭合。
5. 磁场的影响:磁场的方向和大小也会影响磁滞回线的形状。
如果磁场的方向或大小发生突变,可能会导致磁滞回线不闭合。
总的来说,磁滞回线不闭合是由于多种因素共同作用的结果,包括材料的非线性、饱和、缺陷、温度和磁场的影响等。
要解决这个问题,需要从多个方面进行考虑,如改进材料的制备工艺,优化磁场的参数等。
【实验内容与数据处理】
实验材料:FeCoVSiB非晶合金薄带,带宽b=1.55mm,带厚b=40μm
校准仪器常数用标准互感:互感系数(亨)M0=5.09×10−5
1.观察材料形状对磁化的影响
样品:条形,1#长3cm,2#长6.5cm;
磁化螺线管磁场强度:(U为示波器X轴读数);H=4.55×103 U/R0
探测线圈匝数:N2=150匝(附补偿线圈)。
用示波器观察两样品在同一频率和最大磁场下磁滞回线,记录相当于各样品的矫顽力Hc、饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和最大磁化强度的读数Mm,比较两样品的矩形度Mr/M s。
测完每个样品,将K1接校准一方(即接通标准互感),记录示波器显示图形X,Y的峰值,用式(6)计算仪器常数K0,用公式(11)计算相应的Mm、Mr,用以上磁场(H)公式计算矫顽力(H c)。
数据如下:单位(V)
由K0=U0
M0i0=U y
M0
R
U x
得短样品K0=6.17×104 V/Wb
长样品K0=5.40×104 V/Wb
又由M(t)=U(t)
μ0K0N2S
其中μ0=4π×10−7H/m N2=150 匝 S = bd = 6.2×10−9m2
3
由以上数据对比可知,样品的长度会影响样品的磁性。
2. 观测外加应力对磁化的影响:
样品:条形,上端固定,下端吊有秤盘;
磁化螺线管的磁场强度:(附补偿线圈)H=1.47×104U.R
在秤盘上加不同重力砝码(不加、加50克、加100克),在同一频率和最大磁场下用示波器观察各自的磁滞回线,记录Mm、Hc、M r的值,N2=200匝,用公式(11)计算Mm、Mr,用本组磁场强度公式计算Hc。
计算装置常数:
由K0=U0
M0i0=U y
M0
R
U x
得,50g:K0=5.40×104 V/Wb
100g:K0=5.20×104 V/Wb
又由M(t)=U(t)
μ0K0N2S
其中μ0=4π×10−7H/m N2=200 匝 S = bd = 6.2×10−9m2
H=4.55×103 U/R0
砝码重量不同,应力大小不相等,磁弹性能也不同
3. 环形样品的磁滞回线随外加磁场的变化和交流磁化曲线
样品尺寸:内径d1=7.54mm,外径d2=7.66mm,h=1.55mm;
磁化线圈:匝;探测线圈:N1=150匝N 2=20匝
测试:在固定频率下,用示波器观察磁场从零开始变化对磁滞回线的影响,记录各回线的最大点x,y值,分别用公式(2)、(7)计算磁场H和磁感应强度B值,并绘制B-H曲线(换向磁化曲线),由B-H曲线计算最大磁导率μm= (B/μ0H) max,μ0为真空磁导率。
K0=U0
M0i0=U y
M0
R
U x
=6.11×104 V/Wb
μ=
μH
由B-H曲线可估测,最大磁导率μm约为795.8 H/m
4. 观察频率对功耗的影响
环形样品:在相同磁场幅值下测四个同频率(300-600Hz)的磁滞回线的面积,用计算机采样,计算、记录面积。
参照思考题3讨论频率f对功耗的影响。
注:每个磁滞回线在读数前先把磁场调到最大,参照图7调节仪器上标有ϕ的电位器以消除H与B或M的相位差。
4
W = 2.08 ×10−14J
4
W = 3.66 ×10−14J
4
W = 5.62 ×10−14J
4
W = 1.20 ×10−13J
由上图可见,功率f越大,B-H图面积越大,损耗功率越大。
【思考题】
1.放大积分器的装置常数与哪些因素有关?调相移、磁场、外加应力以及更换样
品,什么情况下必须重新校准?这问题在实验中要特别注意。
答:
放大积分的装置常数与相移、样品、磁场大小有关。
调整相移、磁场、外加应力以及更换样品都需要重新校准。
2.为什么样品形状对磁滞回线和磁参量有影响?什么参量与形状无关?为什么?
答:
样品的横截面积改变磁通量的大小,所以对磁参量有影响。
形状影响面积,即磁通量的大小,凡是与面积无关的参量都与形状无关。
3.磁滞损耗功率随频率增大,是否与频率成正比?为什么?
答:
损耗功率是一秒内损耗的电磁能,磁化体单位体积试样一周期损耗的电磁能量等于磁滞回线的面积,即磁滞损耗应该与频率成正比。
但实验中可能由于精度问题导致不成正比,但还是显著增大。
4.为什么把交流磁化曲线上任意一点的B和H的比值称为振幅磁导率?如果测试
频率变大或变小,磁化曲线将发生什么变化?
答:
振幅磁导率:当磁场强度随时间作周期性变化且其平均值为零,而且材料在开始时处于规定的中性化状态时,在一定的磁通密度或外加磁场强度的振幅。