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1、磁性材料磁滞回线测定第1页，本讲稿共91页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实验主要现象实验主要现象操作过程操作过程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，本讲稿共91页实验背景实验背景 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，本讲稿共91页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，本讲稿共91页实验原理 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 H增增 加到加到H Hmm时时,B,B不再增加，此时对应的不再增加，此时对应的
3、H Hmm和和B 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。这 时再使时再使H H退回到零，退回到零，B B减小到减小到Br(Br(非零值），即铁磁非零值），即铁磁 物质中仍然保留一定的磁性，这种现象称为物质中仍然保留一定的磁性，这种现象称为磁磁 滞滞，BrBr称为称为剩磁剩磁。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，本讲稿共91页实验
4、原理当磁场H按“Hm m -Hc -Hm m 0 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，本讲稿共91页图图 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，本讲稿共91页实验原理 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
5、。这些磁滞回 线定点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲 线。第8页，本讲稿共91页图图2：基本磁化曲线：基本磁化曲线第9页，本讲稿共91页实验方法第10页，本讲稿共91页 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，本讲稿共91页实验仪器DM1型磁滞回线测试仪数字示波器计算机第12页，本讲稿共91页第13页，本讲稿共91页DM1型磁滞回
6、线测试仪第14页，本讲稿共91页数字示波器第15页，本讲稿共91页实验内容一、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，本讲稿共91页实验内容二、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，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，本讲稿共91页第18页，本讲稿共91页Auto
7、 setCH1 MENUCH2 MENUDISPLAY第19页，本讲稿共91页选择键选择键DISPLAY第20页，本讲稿共91页CURSOR第21页，本讲稿共91页光标光标 1光标光标 2选择键选择键第22页，本讲稿共91页选择键选择键第23页，本讲稿共91页第24页，本讲稿共91页第25页，本讲稿共91页返 回 目 录第26页，本讲稿共91页第27页，本讲稿共91页第28页，本讲稿共91页Auto setDISPLAYCH1 MENUCH2 MENU第29页，本讲稿共91页选择键选择键第30页，本讲稿共91页第31页，本讲稿共91页水平位置水平位置垂直位置垂直位置第32页，本讲稿共91页第3
8、3页，本讲稿共91页第34页，本讲稿共91页第35页，本讲稿共91页第36页，本讲稿共91页伏格伏格伏格伏格第37页，本讲稿共91页第38页，本讲稿共91页第39页，本讲稿共91页伏格伏格第40页，本讲稿共91页选择键选择键第41页，本讲稿共91页实验内容 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，本讲稿共91页选择键选择键第43页，本讲稿共91页第44页，本讲稿共91页第45页，本讲稿共91页第46页，本讲稿共91页第47页，本讲稿共91页第48页，本讲稿共91页第49页，本讲稿共91页第50页，本讲稿共91页第51页，本讲稿共91页第52
9、页，本讲稿共91页第53页，本讲稿共91页第54页，本讲稿共91页第55页，本讲稿共91页第56页，本讲稿共91页第57页，本讲稿共91页第58页，本讲稿共91页第59页，本讲稿共91页第60页，本讲稿共91页第61页，本讲稿共91页第62页，本讲稿共91页实验内容二:基本磁化曲线的测量第63页，本讲稿共91页选择键选择键第64页，本讲稿共91页CURSOR第65页，本讲稿共91页选择键选择键第66页，本讲稿共91页光标光标 1光标光标 2第67页，本讲稿共91页第68页，本讲稿共91页第69页，本讲稿共91页选择键选择键第70页，本讲稿共91页第71页，本讲稿共91页第72页，本讲稿共91页
10、DISPLAY第73页，本讲稿共91页选择键选择键第74页，本讲稿共91页第75页，本讲稿共91页第76页，本讲稿共91页第77页，本讲稿共91页第78页，本讲稿共91页第79页，本讲稿共91页第80页，本讲稿共91页第81页，本讲稿共91页返 回 目 录第82页，本讲稿共91页数据记录（1）设计三线表记录R1 1、D外外、D内内、h、R2 2、C、N1 1等给定的常数值。第83页，本讲稿共91页数据记录（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，本讲稿共91页（3）设计三线表记录测量基本磁化曲线的电压值。第85页，本讲稿共91页数据处理（1）根据公式计算出剩磁B
11、r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，本讲稿共91页数据处理注意：由于我们在做基本磁化曲线的测量 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，本讲稿共91页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
12、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，本讲稿共91页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，本讲稿共91页思考题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，本讲稿共91页结 束第91页，本讲稿共91页