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1、磁性材料磁滞回线测定磁性材料磁滞回线测定 1 1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2 2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反映了磁性
2、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。3 3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。4 4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H Hmm和和B Bmm称为称为 饱和磁场
3、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，Br Br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。5 5实验原理当磁场H按“Hm m -Hc -Hm m 0 Hc H
4、mm”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。6 6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7 7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。这些磁滞回 线定点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲 线。8 8图图2：基本磁化曲线：基本磁
5、化曲线9 9实验方法1010 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。1111实验仪器DM1型磁滞回线测试仪数字示波器计算机12121313DM1型磁滞回线测试仪1414数字示波器1515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
6、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。1616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。17171818Auto setCH1 MENUCH2 MENUDISPLAY1919选择键选择键DISPLAY2020CURSOR2121光标光标 1光标光标 2选择键选择键2222选择键选择键232324242525返 回 目 录262627272828Auto setDISPLAYC
7、H1 MENUCH2 MENU2929选择键选择键30303131水平位置水平位置垂直位置垂直位置32323333343435353636伏格伏格伏格伏格373738383939伏格伏格4040选择键选择键4141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。4242选择键选择键43434444454546464747484849495050515152525353545455555656575758585959606061616262实验内容二:基本磁化曲线的测量6363选择键选择键6464CURSOR6565选择键选择键6666光标光标 1光
8、标光标 2676768686969选择键选择键707071717272DISPLAY7373选择键选择键74747575767677777878797980808181返 回 目 录8282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。8383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。8484（3）设计三线表记录测量基本磁化曲线的电压值。8585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
9、，在坐标纸上绘制出基本磁化曲 线。8686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。8787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。8888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。8989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？9090结 束9191