大學物理設計性實驗_軟磁材料靜態(tài)磁特性的測定

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1、軟磁材料靜態(tài)磁特性的測定一、實驗任務首先要學習設計性實驗的基本內容、基本的類型以及一般的程序，以此為基礎掌握設計性實驗的一般步驟。設計測定軟磁材料靜態(tài)特性的實驗，掌握沖擊電流計的工作原理、結構及特性。利用實驗室所提供的器材測量沖擊電流計的沖擊常數，并利用沖擊電流計來測量軟磁材料的靜態(tài)特性。二、實驗要求要求對沖擊電流計的結構、工作原理有充足的認識，這是做好用沖擊電流計測量軟磁靜態(tài)特性實驗的基礎，同時要知曉沖擊電流計的沖積常數的測量方法，設計相應的實驗電路來測量。設計電路利用沖擊電流計測量并繪制出軟磁材料的靜態(tài)磁特性曲線。三、實驗方案1、物理模型的比較與選擇在各種電器的鐵芯中軟磁材料大多形成閉

2、合磁路，所以采用閉合樣品進行測量與實際應用場合符合最好，同時也可以消除退磁場帶來的影響。常見的閉合磁路的環(huán)狀樣品形狀如圖所示。閉合環(huán)路樣品在環(huán)路樣品上繞N1匝初級線圈和N2匝次級線圈。初級線圈里通過電流i1,在磁環(huán)中產生磁場，其場強：，l是樣品的平均長度，R1是與初級線圈串聯的電阻，u1是R1兩端的電壓。電路圖如下：11測量螺繞環(huán)的參考電路進行軟磁的靜態(tài)測量，電流由直流電源來提供。樣品被磁化后，進而在測量線圈中產生感應電動勢。設在測量線圈中產生的磁場垂直于匝數為N2，截面積為S的測量線圈的截面。當勵磁電流有一突然變化時（由I—>0），磁感應強度由B變?yōu)?，則，通過測量線圈的電流為11通過線

3、圈的電量為得到B=。若勵磁電流由I變?yōu)?I，則磁感應強度由B變?yōu)?B。此時B=；其中為沖擊電流計的沖積常數，n為電流計上光標的最大偏轉格數,R是回路的總電阻。沖積常數的測量:的的測量也可以采用沖擊法，通過換向開關使互感器原邊電流由+I變?yōu)?I，同樣可得：q’=;最后可得：;M為標準互感器的互感系數，n’為K倒向Y時沖擊電流計的最大偏格數，R是回路的總電阻。2、實驗方法的比較與選擇（1）沖擊法:沖擊法主要用于測量在直流情況下的軟磁的靜態(tài)磁特性。在開始測量之前，要進行退磁，用于消除在試樣中可能存在著的剩磁。為此，應把檢流計的短路電鍵閉合，是檢流計中沒有電流通過，在磁化繞組里通以電流，其大小應使

4、作用在試樣上的磁場強度H比測量時所需要的最大值略大一點。然后慢慢的減小磁化電流并把開關S不斷調節(jié)，以使在電流減少區(qū)間內有盡可能多的磁化電流循環(huán)通過式樣。11去磁后，就可以開始測定磁化曲線，把開關S合上后，此時式樣中感應強度有一個增量，在沖擊電流計上有一個偏轉，從而可以計算出相應的H1.B1。通過改變磁化電路的電阻逐漸增加磁化電流。如：增加電流后，使磁場強度增加到H2，并根據所觀察到的檢流計的沖程確定出磁感應強度相應的增加量，則與H2對應的B2=H1+，直到得到H的最大值為止。即可繪制出B-H曲線。為求得試樣的磁滯回線，在測定B-H圖線的過程中，當獲得最大的H值時，通過改變磁化電路電阻使磁化

5、電流逐漸減小到零。勵磁電流減小到零后，又把電流反向開關倒向，以獲得負的H值，在此以后，當H達到負的最大值后，在減小磁化電流，使勵磁電流減小到零，然后在把反向開關倒向，再使H從零增加到最大值。至此整個磁滯回線的測量工作結束。（2）示波器法：示波器主要用于測量在交流的情況下的軟磁的磁特性。磁性材料在交流磁場下的特性比起直流特性要復雜得多。這是由于渦流和磁滯造成的。在交流情況下的特點是用種種方法測得的磁性參數都不再象直流情況下那樣僅僅取決于被測材料本身的磁性，而與材料的厚度、試樣的尺寸以及測量時磁化電源頻率等因素有關。由取樣電阻取出的與磁化電流（即磁場強度）有關的信號，加到示波器的X軸上;取自測

6、量線圈的磁通密度信號,經積分器加到示波器的Y軸。此時,可在示波器的熒光屏上展示出材料試樣的動態(tài)磁特性回線。此回線反映在材料中存在磁滯與渦流效應時的磁特性。（3）電子積分法：采用RC積分法，通過自動記錄磁通隨磁場的變化，描繪磁滯回線，然后，由飽和磁滯回線求取BS、Br、Hc?；驹黼娐芬妶D。1111G——勵磁電源；L——被測樣品；UB——A1放大器輸出電壓；A1——B通道高增益放大器；RH——電流取樣無電抗電阻；UR——電阻RH上電壓；UH——A2放大器輸出電壓；A2——H通道高增益放大器；GX——磁滯回線及BS、Br、HC的記錄（顯示）器。N1——樣品測試線圈初級繞組；N2——樣品測試線

7、圈次級繞組；R——無電抗電阻；C——電容；UC——電容C上電壓；11圖中N2繞組的端電壓為由于A1為高增益放大器，則下列式成立：由Hl=N1I=N1UR/RH，得到樣品中的磁化場H為：鑒于在實驗室所提供的儀器情況，選擇沖擊法來研究軟磁材料的靜態(tài)磁特性。3、儀器的選擇與配套（系統(tǒng)誤差分析）實驗儀器：一個沖擊檢流計、一個0.01H的標準電感器、一個電源、一個滑線變阻器、一個電流表、一個電阻箱、一個雙刀雙擲電鍵、一個單刀雙擲電