軟磁材料磁滯回線

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1、北方民族大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心普通物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書軟磁材料磁滯回線和磁化曲線測(cè)量BHaBBsca'b'HHmoBrHc圖1起始磁化曲線和磁滯回線鐵磁材料按特性分硬磁和軟磁兩大類.軟磁材料的矯頑力Hc小于100A/m，常用做電機(jī)、電力變壓器的鐵芯和電子儀器中各種頻率小型變壓器的鐵芯.磁化曲線和磁滯回線是反映鐵磁材料磁性的重要特征曲線.矯頑力和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩磁Br.磁滯損耗P等參數(shù)均可以從磁滯回線和磁化曲線上獲得.這些參數(shù)是鐵磁材料研制、生產(chǎn)、應(yīng)用是的重要依據(jù).鐵磁材料磁化時(shí)，其磁感強(qiáng)度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化非常復(fù)雜.有如下特點(diǎn)：1．一快從未被磁化

2、的材料磁化時(shí)，當(dāng)H由0開始逐漸增加至某最大值Hm，B也由0開始逐漸增加，由此畫出的B-H曲線o-a稱起始磁化曲線，如圖1.起始磁化曲線大致分為三個(gè)階段，第一階段曲線平緩，第二階段曲線很陡，第三階段曲線又變得平緩.最后B趨于不變，這種現(xiàn)象稱為飽和.飽和時(shí)的磁感強(qiáng)度稱為飽和磁感強(qiáng)度，記做Bs.BHH1H2H3圖2磁滯回線和基本磁化曲線2．磁化過程中材料內(nèi)部發(fā)生的過程是不可逆的，當(dāng)磁場(chǎng)由飽和時(shí)的Hm減小至0，B并非沿原來的磁化曲線返回，而是滯后于H的變化.當(dāng)H=0是，B=Br，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度.要想使B為0，就必須施加一反向磁場(chǎng)-Hc.Hc稱

3、為矯頑力.繼續(xù)加大反向磁場(chǎng)至-Hm，曲線到達(dá)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?Bs.磁場(chǎng)再由-Hm變至Hm，曲線又回到a，形成一條閉合曲線，叫磁滯回線.3．如果初始磁化磁場(chǎng)由0開始增加至一小于Hm的值H1，然后磁場(chǎng)在-H1與H1之間變化，也可以得到一條磁滯回線.但這條曲線不是飽和的.逐漸增加磁場(chǎng)至H2，H3，H4，…(H2

4、化曲線的原理；3．學(xué)習(xí)并體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)方法中的轉(zhuǎn)換測(cè)量法；4．掌握用示波器動(dòng)態(tài)測(cè)量軟磁材料磁滯回線和基本磁化曲線的方法.【實(shí)驗(yàn)器材】GY-4隔離變壓器；CZ-2磁質(zhì)回線裝置；COS5020示波器.【實(shí)驗(yàn)原理】軟磁材料的樣品可做成閉合回路狀（如圖所示），在樣品上繞N1匝初級(jí)線圈和N2匝次級(jí)線圈，初級(jí)線圈里通過電流i1，在樣品中產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度為i1i2UxUyN2N1R2C隔離變壓器示波器XYR1220V（1）式中l(wèi)是初級(jí)線圈所繞樣品的平均長(zhǎng)度，R1是與初級(jí)線圈串聯(lián)的電阻，u1是R1兩端的電壓.采用動(dòng)態(tài)測(cè)量法，初級(jí)線圈里需通過交流電（由隔

5、離變壓器提供）.樣品被磁化后產(chǎn)生變化的磁通量，進(jìn)而在次級(jí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：【數(shù)據(jù)記錄】表1軟磁材料基本磁化曲線繪制的測(cè)量數(shù)據(jù)兩通道電壓參數(shù)：X_____________Y_____________3北方民族大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心普通物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書隔離變壓器電壓值（V）01020304050607080…磁滯回線定點(diǎn)坐標(biāo)x（格數(shù)）y（格數(shù)）對(duì)應(yīng)的電壓值ux（V）uy（V）H（A/m）B(T)表2Hc、Bs、Br的測(cè)量數(shù)據(jù)名稱坐標(biāo)（格數(shù)）坐標(biāo)平均值（格數(shù)）對(duì)應(yīng)的電壓值（V）實(shí)驗(yàn)值（單位）>0<0矯頑力Hc飽和磁感強(qiáng)度Bs剩磁Br注意事項(xiàng)：1．測(cè)

6、量前檢查示波器兩通道的垂直微調(diào)旋鈕是否在校準(zhǔn)位置.2．確定軟磁材料飽和時(shí)對(duì)應(yīng)隔離變壓器的電壓，飽和時(shí)示波器上類磁滯回線的尖端連接處的兩條曲線變得重合.思考題：1．如果測(cè)量前沒有將材料退磁，會(huì)出現(xiàn)什么情況？2．用磁路不閉合的樣品進(jìn)行測(cè)量會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？3．測(cè)量時(shí)磁場(chǎng)H是正弦變化的，磁感強(qiáng)度B是否按正弦規(guī)律變化？反之，若磁感強(qiáng)度B是正弦變化的，磁場(chǎng)H是否也按正弦規(guī)律變化？附錄：3北方民族大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心普通物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書磁滯回線裝置參數(shù)匝匝3