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1、磁性材料磁滞回线测定第1页，共91页，编辑于2022年，星期一实验背景实验背景实验背景实验背景实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验方法实验方法实验方法实验方法实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容实验主要现象实验主要现象操作过程操作过程数据记录及处理数据记录及处理数据记录及处理数据记录及处理实验注意事项实验注意事项实验注意事项实验注意事项思考题思考题思考题思考题第2页，共91页，编辑于2022年，星期一实验背景实验背景 磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯、录像机、计算机存储用的磁带、硬盘都采用磁性材料。磁滞回线和基本磁化曲线
2、反映了磁性材料的主要特征。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线，以及基本磁化曲线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。第3页，共91页，编辑于2022年，星期一实验目的了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法；了解磁性材料的基本磁化特性；掌握磁化曲线和磁滞回线的测量方法；进一步熟悉数字示波器的使用。第4页，共91页，编辑于2022年，星期一实验原理 当铁磁物质中不存在磁化场时，当铁磁物质中不存在磁化场时，H H和和B B均为均为 零。随着磁化场H H的增加，的增加，B B也随之增加。当也随之增加。当H增增 加到加到H Hmm时时,B,B不再增加，此时对应
3、的不再增加，此时对应的H Hmm和和Bmm称为称为 饱和磁场强度饱和磁场强度和和饱和磁感应强度饱和磁感应强度。如图如图1 1所示所示。这 时再使时再使H H退回到零，B减小到Br(Br(非零值），即铁磁 物质中仍然保留一定的磁性，这种现象称为磁磁 滞滞，Br称为剩磁剩磁。这说明要消除剩磁，。这说明要消除剩磁，H H必须继必须继 续减小，出现反向磁场强度续减小，出现反向磁场强度-Hc,Hc-Hc,Hc称为称为矫顽力矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。第5页，共91页，编辑于2022年，星期一实验原理当磁场H按“Hm m -Hc -Hm m 0
4、Hc Hmm”变化时，B所经历的相应变化是“Bm m Br 0 -Bmm -Br 0 Bmm”,于是得到一条闭合的BH曲线，成为饱和磁化曲线。如图一所示。而在磁化过程中，铁磁物质要消 耗额外的能量，并以热的形式从铁磁物质 中释放，这种损耗成为磁滞损耗。可以证 明，磁滞损耗和磁滞回线所围面积成正 比。第6页，共91页，编辑于2022年，星期一图图 1、起始磁化曲线和磁滞回线、起始磁化曲线和磁滞回线第7页，共91页，编辑于2022年，星期一实验原理 对于初始状态H=0，B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化的 过程中，可以得到面积由小到大向外扩张 的一簇磁滞回线。如图2所示。这些磁滞
5、回 线定点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲 线。第8页，共91页，编辑于2022年，星期一图图2：基本磁化曲线：基本磁化曲线第9页，共91页，编辑于2022年，星期一实验方法第10页，共91页，编辑于2022年，星期一 由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具 有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回 线时，必须对铁磁材料预先进行退磁，以 保证外加磁场H=0时，B=0；其次，磁化电 流在实验过程中只允许单调增加或减小，不可时增时减。注意：为了得到最佳磁滞回线图形，R2 2 选择在100k 140k之间，以避免图形 发生畸变。第11页，共91页，编辑于2022年，星期一实验仪器DM1型磁滞回线测试仪数字示波
6、器计算机第12页，共91页，编辑于2022年，星期一第13页，共91页，编辑于2022年，星期一DM1型磁滞回线测试仪第14页，共91页，编辑于2022年，星期一数字示波器第15页，共91页，编辑于2022年，星期一实验内容一、观察动态磁滞回线（1）观察面积由小到大向外扩张的动态变化 磁滞回线；（2）调节出饱和磁滞回线；（3）把饱和磁滞回线给打印出来，并在打印 图上标出Hmm和Bmm对应的电压值u1 1和 uc c,以及Br和Hc对应的电压值uc c和u1 1。第16页，共91页，编辑于2022年，星期一实验内容二、测量基本磁化曲线（1）对被测磁性材料进行退磁；（2）对被测样品进行磁化到饱和，
7、均匀减小磁化电流（直到磁场消退），及时记录不同磁化电流所对应磁滞回线顶点的坐标值。此过程要求记录12至14组数据。第17页，共91页，编辑于2022年，星期一第18页，共91页，编辑于2022年，星期一Auto setCH1 MENUCH2 MENUDISPLAY第19页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键DISPLAY第20页，共91页，编辑于2022年，星期一CURSOR第21页，共91页，编辑于2022年，星期一光标光标 1光标光标 2选择键选择键第22页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第23页，共91页，编辑于2022年，星期一第24页，共91页，编辑于20
8、22年，星期一第25页，共91页，编辑于2022年，星期一返 回 目 录第26页，共91页，编辑于2022年，星期一第27页，共91页，编辑于2022年，星期一第28页，共91页，编辑于2022年，星期一Auto setDISPLAYCH1 MENUCH2 MENU第29页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第30页，共91页，编辑于2022年，星期一第31页，共91页，编辑于2022年，星期一水平位置水平位置垂直位置垂直位置第32页，共91页，编辑于2022年，星期一第33页，共91页，编辑于2022年，星期一第34页，共91页，编辑于2022年，星期一第35页，共91页，编辑于
9、2022年，星期一第36页，共91页，编辑于2022年，星期一伏格伏格伏格伏格第37页，共91页，编辑于2022年，星期一第38页，共91页，编辑于2022年，星期一第39页，共91页，编辑于2022年，星期一伏格伏格第40页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第41页，共91页，编辑于2022年，星期一实验内容 接下去我们讲怎么使用WaveStar软件来把数字示波器显示的波形采集到电脑并 打印。第42页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第43页，共91页，编辑于2022年，星期一第44页，共91页，编辑于2022年，星期一第45页，共91页，编辑于2022年，星期一
10、第46页，共91页，编辑于2022年，星期一第47页，共91页，编辑于2022年，星期一第48页，共91页，编辑于2022年，星期一第49页，共91页，编辑于2022年，星期一第50页，共91页，编辑于2022年，星期一第51页，共91页，编辑于2022年，星期一第52页，共91页，编辑于2022年，星期一第53页，共91页，编辑于2022年，星期一第54页，共91页，编辑于2022年，星期一第55页，共91页，编辑于2022年，星期一第56页，共91页，编辑于2022年，星期一第57页，共91页，编辑于2022年，星期一第58页，共91页，编辑于2022年，星期一第59页，共91页，编辑于2
11、022年，星期一第60页，共91页，编辑于2022年，星期一第61页，共91页，编辑于2022年，星期一第62页，共91页，编辑于2022年，星期一实验内容二:基本磁化曲线的测量第63页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第64页，共91页，编辑于2022年，星期一CURSOR第65页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第66页，共91页，编辑于2022年，星期一光标光标 1光标光标 2第67页，共91页，编辑于2022年，星期一第68页，共91页，编辑于2022年，星期一第69页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第70页，共91页，编辑于2022年，星期
12、一第71页，共91页，编辑于2022年，星期一第72页，共91页，编辑于2022年，星期一DISPLAY第73页，共91页，编辑于2022年，星期一选择键选择键第74页，共91页，编辑于2022年，星期一第75页，共91页，编辑于2022年，星期一第76页，共91页，编辑于2022年，星期一第77页，共91页，编辑于2022年，星期一第78页，共91页，编辑于2022年，星期一第79页，共91页，编辑于2022年，星期一第80页，共91页，编辑于2022年，星期一第81页，共91页，编辑于2022年，星期一返 回 目 录第82页，共91页，编辑于2022年，星期一数据记录（1）设计三线表记录R
13、1 1、D外外、D内内、h、R2 2、C、N1 1等给定的常数值。第83页，共91页，编辑于2022年，星期一数据记录（2）设计三线表记录Br和Hc对应的电压值 uc c和u1 1。第84页，共91页，编辑于2022年，星期一（3）设计三线表记录测量基本磁化曲线的电压值。第85页，共91页，编辑于2022年，星期一数据处理（1）根据公式计算出剩磁Br和矫顽力Hc的 值以及各自的不确定度、相对不确定 度；（2）根据测量基本磁化曲线所得的数据，分 别计算出对应的磁感应强度B和磁场强 度H，在坐标纸上绘制出基本磁化曲 线。第86页，共91页，编辑于2022年，星期一数据处理注意：由于我们在做基本磁化
14、曲线的测量 时，磁滞回线顶点对应的是电压峰-峰 值，于是我们数据处理时要先求出电 压的有效值，再代公式求出磁场强度H 和磁感应强度B的值。对于我们在图上读出剩磁Br和矫顽力 Hc对应的电压已是电压的有效值。第87页，共91页，编辑于2022年，星期一实验注意事项实验注意事项一、实验前应将信号源幅度输出旋钮逆时针 旋到底，使输出信号最小。防止采样电 阻过热。二、观察磁滞回线，数字示波器的显示方式 应设为“XY显示格式”。三、测量基本磁化曲线应先退磁，然后单调 增加磁化电流。测量u1和uc的电压值应 把数字示波器的显示方式应设为“YT显示 格式”。测量值应为有效值。第88页，共91页，编辑于2022年，星期一实验注意事项实验注意事项四、实验仪输出与示波器之间的连接线是旋 进和旋出的。五、选择不同量程的“伏/格”旋钮和“探头”值测 量电压时，它们的极限误差是不同的。第89页，共91页，编辑于2022年，星期一思考题1.为什么测量前要退磁？2.为什么磁化电流要单调增加或单调减小而不能时增时减？3.磁滞回线包围的面积的大小有何物理意义？磁滞回线包围的面积的大小有何物理意义？4.4.测定铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线有何意义？测定铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线有何意义？第90页，共91页，编辑于2022年，星期一结 束第91页，共91页，编辑于2022年，星期一