2016磁滞回线的测量

请在下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力HC、饱和磁感应强度BS和饱和磁场强度HS
1、样品1测量数值记录表（信号源频率取100Hz； R1=
R2=
Sx=
Sy=
）
6
表1（参数： L=0.130m，S=×10-4m2，N1=100T，N2=100T C=×10-6F）
序 号
X/ 格 H/
12345678 0
(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期 1、实验前准备 ①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为 100Hz，幅度值适中； ②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节 X、Y 位移旋钮使光点居中 ③用标准信号校准示波器 X、Y 轴灵敏度旋钮，（注意：三个微调旋钮逆时针旋到底）

请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂 直方向的位移格数；则：
UX=SxX ；
UY=SYY
(3)
将（3）代入（1）、（2）得：
H=
(4)
B=
(5)
四、实验内容
Bμ
B
S
B～H
～H HH
f e d
图 1 磁性材料的磁化曲线
图 2 磁滞回线和磁化曲线
2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线
当铁磁质磁化达到饱和后，如果使 H 逐步退到零，B 也逐渐减小，但 B 的减小“跟不 上”H 的减小（B 滞后于 H）。即：其轨迹并不沿原曲线 SO，而是沿另一曲线 Sb 下降。当 H 下 降为零时，B 不为零，而是等于 Br ，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。 这种现象叫磁滞现象，Br 叫剩磁。若要完全消除剩磁 Br ，必须加反向磁场，当 B=0 时磁场的值
择R2与电容C，使R2
则电容两端的电压Uc为：
Uc=
(2)
由（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正 比于样品中的磁感应强度B。
这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。 2、示波器的定标
4
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。即：确定示波器的X轴的每格代表多 少H值(A/m)，Y轴每格代表多少B(T)。
如图 4，设 L 为环形样品的平均磁路长度，若在线圈 N1 中通过励磁电流 I1 时，此电流在样
品内产生磁场，磁场强度 H 的大小根据安培环路定律:
，
即：
I1
R1两端电压U1为：
U1= I1 R1= H
(1)
由（1）式可知，若将电压U1输入示波器 X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正 比于磁场强度H。
为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2 中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。根据电磁感应定律：
即： ε=-
)
B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C， 电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适当选
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
0
（A/m）
Y/ 格
B/m T
样品 1 基本磁化曲线
8
五、预习题
写出下列物理量的定义： ①饱和磁感应强度 ②饱和磁场强度 ③矫顽力 ④剩磁 ⑤磁滞回线
⑥磁化曲线
9
⑦基本磁化曲线 六、课后题 1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调节 X、Y 电压灵敏度时，磁滞回线 形状是否改变饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS、矫顽力、磁化曲线数值是否改变
图 4 磁滞回线的测量原理图 图 4 是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量装置原理图：首先将待测的铁磁物
质制成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈 N1 匝，由它提供磁化场；在样品上再绕
3
副线圈即测量线圈 N2 匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示 波器来定量显示磁化过程。
图 3 基本磁化曲线 （二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理 1、示波器显示 B—H 曲线原理线路
由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根据磁化过程测定材 料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量装置必须具备三个功能：
① 提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场） ② 可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度 ③ 可定量显示样品的磁化过程
3）换样品 2 重复上述过程 结论： 1、（样品 1）磁滞回线形状与信号频率关系：
。 2、（样品 2）磁滞回线形状与信号频率关系：
。 3、样品 1、样品 2 磁滞回线形状比较：
。 (三)测量 样品 1、2 的矫顽力、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS 和磁滞回线 (本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得磁滞 回线。只要调节示波器上 X、Y 轴的灵敏度,调节 R1、R2 的大小，使示波器显示出典型美观的磁 滞回线图形，即可测量矫顽力、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS。)
实 验 名 称 ： 用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线
姓名
学号
班级
评
桌号
教 室 基础教学楼 1101
分
实验日期 2016 年 月 日 节
此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读 本实验报告！并携带计算器，否则实验无法按时完成！
一、实验目的：
1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。 2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。 3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度 Bs、剩磁 Br 和矫顽力 Hc 的数值。 4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。
2、为什么测量基本磁化曲线时需要退磁
10
Hc 为铁磁质的矫顽力。
当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩 磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线成为一闭合曲线，这个闭合曲线称为磁滞
2
回线，如图 2 所示。 3、基本磁化曲线 对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流 I1、I2、….In，则相应的磁
Y2/ 格
B1/m T B2/m T
计算 HS =
；BS =
4、样品2磁滞回线图形
；HC=
（四）测量样品的基本磁化曲线（选择样品1）
先将样品退磁， 然后从零开始不断增大电流，记录各磁滞回线顶点的 B 和 H 值，
（注意基本磁化曲线与磁化曲线的不同）
表 3 样品 1 的基本磁化曲线数据
序 号
X/ 格 H/
(二)显示和观察两种样品在 25Hz、50Hz、100Hz、150Hz 交流信号下的磁滞回线图形 1、实验准备 1）按图 4 所示的原理线路检查接线连接是否正确 2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。 3）调示波器显示工作方式为 X-Y 方式。示波器 X 输入为 AC 方式，测量采样电阻 R1 的电压
（A/m）
Y1/ 格
Y2/ 格
B1/m T B2/m T
计算 HS =
；BS =
；HC=
2、样品1磁滞回线图形
9
1 0
1 1
3、样品 2 测量数值记录表
表2 ( 参数如上；信号源频率取100Hz ； R1=
R2=
Sx=
Sy=
)
序 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
X/ 格
0
400
H/
（A/m）
7
Y1/ 格
场强度为 H1、H2、….H3，在每一磁化电流下反复交换电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选 定的磁场值下，使其方向反复发生几次变化（如 H1→- H1→H1→- H1….），这样操作的结果， 是在每一个电流下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞回线。我们把原点 O 和各个磁滞回线的顶点 a1、a2、….所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁化曲线，如图 3 所示。
二、实验仪器
1. 双踪示波器 2.DH4516C 型磁滞回线测量仪
三、实验原理
（一）铁磁物质的磁滞现象 铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几
个重要概念
1、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS 和磁化曲线
铁磁材料未被磁化时，H 和 B 均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则 铁磁材料内部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 也随之变大，其 B-H 变化曲线如图 1（OS）曲线所 示。到 S 后，B 几乎不随 H 的增大而增大，此时，介质的磁化达到饱和。与 S 对应的 HS 称饱和 磁场强度，相应的 BS 称饱和磁感应强度。我们称曲线 OS 为磁性材料的磁化曲线。
5
U1；示波器 Y 输入为 DC 方式，测量积分电容的电压 Uc。 4）接通示波器和 DH4516C 型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器辉度及 X、Y 位移
旋钮使光点居中。 2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品 1） 1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节“幅度调节”旋钮，使示波器显示的磁化曲线上
B 值增加缓慢，达到饱和。改变示波器上 X、Y 轴的灵敏度,调节 R1、R2 的大小，使示波器显示 出典型美观的磁滞回线图形。