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1、磁滞曲线测量霍尔探头磁滞曲线测量霍尔探头本讲稿第一页，共十二页实验目的实验目的 学习和掌握材料剩磁的消磁方法、用霍尔传感器测量铁磁材料直流学习和掌握材料剩磁的消磁方法、用霍尔传感器测量铁磁材料直流磁特性、磁化曲线和磁滞回线磁特性、磁化曲线和磁滞回线实验仪器实验仪器 SXG2000SXG2000数字式毫特仪，数字式毫特仪，IS600IS600恒流电源，实心铁芯样品恒流电源，实心铁芯样品 本讲稿第二页，共十二页实验原理实验原理1.1.铁磁物质的磁饱和现象和磁滞现象铁磁物质的磁饱和现象和磁滞现象 铁磁物质的磁化过程很复杂，主要表现铁磁物质的磁化过程很复杂，主要表现为它具有为它具有磁饱和性磁饱和性和和
2、磁滞性磁滞性。这两个。这两个特性可以通过磁化场的磁场强度特性可以通过磁化场的磁场强度H H和和磁感应强度磁感应强度B B之间的关系即之间的关系即B-HB-H曲线来曲线来说明。说明。H Hmm和和B Bmm分别为饱和时的磁场强度分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度和磁感应强度,曲线曲线OAOA称为铁磁物质的称为铁磁物质的初始磁化曲线初始磁化曲线。自。自A A点出发又回到点出发又回到A A点的轨迹为一闭合曲线，称为铁磁物点的轨迹为一闭合曲线，称为铁磁物质的质的磁滞回线磁滞回线。本讲稿第三页，共十二页实验原理实验原理2.2.初始磁化曲线和磁滞回线的测量初始磁化曲线和磁滞回线的测量 根据安培环路定理，根
3、据安培环路定理，在环形样品的磁化线圈中通以电流在环形样品的磁化线圈中通以电流I I，则磁化场磁场强度则磁化场磁场强度H H为为 其中其中l l为磁路的平均长度，为磁路的平均长度，N N为磁化线圈的匝数，为磁化线圈的匝数，n=n=N N/L L为单位为单位磁路长度上线圈的匝数。磁路长度上线圈的匝数。H H的单位为的单位为A/mA/m。由磁化线圈通过的电流由磁化线圈通过的电流I I和单位磁路长度上线圈的匝数和单位磁路长度上线圈的匝数n n可计算磁可计算磁场强度场强度H H，用特斯拉计测量气隙中均匀磁场区的磁感应强度可得，用特斯拉计测量气隙中均匀磁场区的磁感应强度可得B B。逐点测出。逐点测出H H
4、、B B的值即可绘出的值即可绘出B-HB-H曲线。曲线。本讲稿第四页，共十二页实验原理实验原理 为了得到如图为了得到如图1 1所示对称而稳定的磁滞回线，必须在所示对称而稳定的磁滞回线，必须在 H Hmm之间之间对样品进行反复的磁化，即对样品进行反复的磁化，即“磁锻炼磁锻炼”。测量初始磁化曲线必须由原始状态测量初始磁化曲线必须由原始状态H H0 0，B B0 0开始，因此测量前必须对待测样品开始，因此测量前必须对待测样品进行进行退磁退磁退磁退磁，以消除剩磁。退磁的方法如，以消除剩磁。退磁的方法如图图2 2所示，须在所示，须在 H Hmm之间对样品进行反复之间对样品进行反复磁化的过程中让磁化的过程
5、中让|H Hm|m|逐步减少，使样品逐步减少，使样品沿着面积一条比一条小的磁滞回线回到沿着面积一条比一条小的磁滞回线回到原点。原点。本讲稿第五页，共十二页实验内容实验内容1.了解实验仪器了解实验仪器 本讲稿第六页，共十二页实验内容实验内容本讲稿第七页，共十二页实验内容实验内容1.1.实验内容和实验数据实验内容和实验数据 (1)(1)测定气隙中磁场的分布测定气隙中磁场的分布 将数字式毫特计的霍尔探头平行（使霍尔片与将数字式毫特计的霍尔探头平行（使霍尔片与B B的方向垂直）的方向垂直）地插入气隙，置于中央，注意勿与样品接触。线圈通以一定的地插入气隙，置于中央，注意勿与样品接触。线圈通以一定的直流电
6、流直流电流I I（记下毫安表读数），用数字式毫特计沿（记下毫安表读数），用数字式毫特计沿x x方向（见方向（见图图3 3）等间隔测量磁场分布，数据记录于表。）等间隔测量磁场分布，数据记录于表。本讲稿第八页，共十二页实验内容实验内容(2)(2)样品退磁、毫特计调零样品退磁、毫特计调零 在正式测量磁化曲线之前务必对样品进行退磁处理。本实验采用直流退磁在正式测量磁化曲线之前务必对样品进行退磁处理。本实验采用直流退磁法。法。A.A.若毫特计读数为若毫特计读数为“”，向下闭合换向开关，调大，向下闭合换向开关，调大I I 使毫特计读数变使毫特计读数变“”，再把电流，再把电流调小到调小到I I=0mA=0m
7、A。B.B.若毫特计读数为若毫特计读数为“”，向上闭合换向开关，调大，向上闭合换向开关，调大I I 使毫特计读数变使毫特计读数变“”，再把电，再把电流调小到流调小到I I=0mA=0mA。C.C.重复上述重复上述A A或或B B操作，可使毫特计读数操作，可使毫特计读数“反向反向”所需的电流所需的电流I I 的绝对值逐渐减少。直到的绝对值逐渐减少。直到I I=0=0时，换向开关无论怎样启闭，毫特计读数都为时，换向开关无论怎样启闭，毫特计读数都为0 0。D.D.把霍尔探头调到气隙的外面，调节毫特计调零电位器使毫特计读数为把霍尔探头调到气隙的外面，调节毫特计调零电位器使毫特计读数为0 0。E.E.再
8、把霍尔探头调到铁芯气隙的中间位置，重复上述再把霍尔探头调到铁芯气隙的中间位置，重复上述A A或或B B操作，直到操作，直到I I=0=0时，换向开关无论怎时，换向开关无论怎样启闭，毫特计读数都为样启闭，毫特计读数都为0 0。F.F.重复上述重复上述D D、E E操作，直到霍尔探头的读数在气隙外面为操作，直到霍尔探头的读数在气隙外面为0 0；在气隙中间启闭换向开关时也；在气隙中间启闭换向开关时也为为0 0。本讲稿第九页，共十二页实验内容实验内容(3)(3)初始磁化曲线的测量初始磁化曲线的测量 以以50mA50mA为间隔从零开始逐渐增大励磁电流为间隔从零开始逐渐增大励磁电流I I（注意（注意I I
9、 只能单调增只能单调增只能单调增只能单调增加加加加），用毫特计记录对应的磁感应强度），用毫特计记录对应的磁感应强度B B，直至，直至I I增加时，增加时，B B的的增长量明显减少为止。纪录增长量明显减少为止。纪录L L，N N。利用测量数据作出初始磁化曲。利用测量数据作出初始磁化曲线。线。(4)(4)磁锻炼磁锻炼 在测量磁滞回线之前还必须对样品进行反复磁化，称为磁锻在测量磁滞回线之前还必须对样品进行反复磁化，称为磁锻炼。可采取励磁电流炼。可采取励磁电流I I按按I Imaxmax0 0-I Imaxmax0 0I Imaxmax的顺序进行调的顺序进行调节，重复节，重复3 3次以上。次以上。本讲
10、稿第十页，共十二页实验内容实验内容(5)(5)磁滞回线的测量磁滞回线的测量 以以50mA50mA为间隔，从为间隔，从I Imaxmax开始使励磁电流开始使励磁电流I I 经经I Imaxmax0 0-I Imaxmax0 0I Imaxmax变化，毫特计记录对应的磁感应强度变化，毫特计记录对应的磁感应强度B B，逐点描，逐点描出的出的B-H B-H 曲线即为该磁化电流所对应的磁滞回线（当然还可在曲线即为该磁化电流所对应的磁滞回线（当然还可在 I I1 1,I I2 2，等范围下测出一族磁滞回线，所有这些磁滞，等范围下测出一族磁滞回线，所有这些磁滞回线的顶点所连成的曲线称为样品的回线的顶点所连成
11、的曲线称为样品的基本磁化曲线基本磁化曲线）。在）。在测量磁滞回线过程中测量磁滞回线过程中励磁电流的变化务必是单调增加或单调励磁电流的变化务必是单调增加或单调减少减少，否则将影响实验结果。，否则将影响实验结果。利用测量数据作出磁滞回线，求出剩余磁感应强度利用测量数据作出磁滞回线，求出剩余磁感应强度B Br r和矫和矫顽力顽力H He e。本讲稿第十一页，共十二页思考题思考题1.1.什么叫做初始磁化曲线？测量初始磁化曲线要掌握那些要点什么叫做初始磁化曲线？测量初始磁化曲线要掌握那些要点？2.2.测量磁滞回线时，为什么要进行磁锻炼？如果测量磁滞回线过程测量磁滞回线时，为什么要进行磁锻炼？如果测量磁滞回线过程中一旦操作顺序发生错误，应该怎样操作才能继续测量。中一旦操作顺序发生错误，应该怎样操作才能继续测量。3.3.怎样使样品完全退磁，使初始状态在怎样使样品完全退磁，使初始状态在H H=0=0，B B=0=0点上？点上？4.4.在什么条件下，环形样品气隙中测得的磁感应强度能代表在什么条件下，环形样品气隙中测得的磁感应强度能代表磁路中的磁感应强度？磁路中的磁感应强度？本讲稿第十二页，共十二页