动态磁滞回线描点图
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铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线(动态磁滞回线实验)磁性材料在科研和工业中有着广泛的应用,种类也相当繁多,因此各种材料的磁特性测量,是电磁学实验中一个重要内容。
磁特性测量分为直流磁特性测量和交流磁特性测量。
本实验用交流正弦电流对磁性材料进行磁化,测得的磁感应强度与磁场强度关系曲线称为动态磁滞回线,或者称为交流磁滞回线,它与直流磁滞回线是有区别的。
可以证明:磁滞回线所包围的面积等于使单位体积磁性材料反复磁化一周时所需的功,并且因功转化为热而表现为损耗。
测量动态磁滞回线时,材料中不仅有磁滞损耗,还有涡流损耗,因此,同一材料的动态磁滞回线的面积要比静态磁滞回线的面积稍大些。
本实验重点学习用示波器显示和测量磁性材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的方法,了解软磁材料和硬磁材料交流磁滞回线的区别。
一. 实验目的1.了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对铁磁材料的重要物理量矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2.用示波器测量软磁材料(软磁铁氧体)的磁滞回线和基本磁化曲线,求该材料的饱和磁感应强度B m、剩磁B r和矫顽力H c。
3.学习示波器的X轴和Y轴用于测量交流电压时,各自分度值的校准。
4.用示波器显示硬铁磁材料(模具钢Cr12 )的交流磁滞回线,并与软磁材料进行比较二. 实验原理(一)铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质的磁化过程很复杂,这主要是由于它具有磁性的原因。
一般都是通过测量磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间关系来研究其磁化规律的。
如左图所示,当铁磁物质中不存在磁化场时,H和B均为零,在B-H图中则相当于坐标原点O。
随着磁化场H的增加,B也随之增加,但两者之间不是线性关系。
当H 增加到一定值时,B不再增加或增加的十分缓慢,这说明该物质的磁化已达到饱和状态。
H m 和B m分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度(对应于图中A点)。
如果再使H逐步退到零,则与此同时B也逐渐减小。
然而,其轨迹并不沿原曲线AO,而是沿另一曲线AR 下降到B r ,这说明当H 下降为零时,铁磁物质中仍保留一 定的磁性。
实验名称:用示波器测动态磁滞回线实验目的: a .研究铁磁材料的动态磁滞回线b .了解采用示波器测动态磁滞回线的原理;c .利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度s B 、剩磁r B 、矫顽力c H 的值。
实验仪器: V252双踪示波器、自耦变压器、隔离变压器、互感器毫安表、电容等。
实验原理和方法:铁磁材料除了具有高的导磁率外,另一重要的特点就是磁滞。
当材料磁化时,磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关,而且与以前的磁化状态有关。
如右图所示,曲线OA 表示铁磁材料从没有磁性开始磁化,磁感应强度B 随H 增加,称为磁化曲线。
当H 增加到某一值S H 时,B 的增加速度将极其缓慢。
和前段曲线相比,可看成B 不再增加,即达到磁饱和。
当磁性材料磁化后,如H 减小,B 将不沿原路返回,而是沿另外一条曲线r A 下降。
如果H 从S H 变到-S H ,再从-S H 变回S H ,B 将随H 变化而形成一条磁滞回线。
其中当H = 0时,r B B =。
r B 称为剩余磁感应强度。
要使磁感应强度为零,就必须加一反向磁场-c H ,c H 称为矫顽力。
按一般分类,矫顽力小的称为软磁材料,大的称为硬磁材料。
必须注意的是:反复磁化(S S S H H H →-→)的开始几个循环内,每次循环的回路才相同,形成一个稳定的磁滞回线。
只有经过“磁锻炼”后所形成的磁滞回线,才能代表该材料的磁滞性质。
由以上可知,要测定材料的磁滞回线,需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度H 及其相应的磁感应强度B 。
磁性材料的磁滞回线能较全面地反应该材料的磁特性,譬如剩磁r B 、矫顽力c H 等。
因此,实用上常常借助磁滞回线来粗略了解材料的磁特性。
测量磁滞回线的基本线路图如下图所示:将样品制成封闭的圆环,均匀地以磁化线圈1N 环绕,用直流电产生磁场使样品磁化,利用换向开关使磁化电流突然转向,样品中的B 也随之改变,通过副线圈2N 和冲击电流计G B 测出B ∆,从而能测出磁化曲线及磁制曲线(B -H 关系曲线)。