磁性物理实验指导书讲解
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量

铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量实验指导书淮阴工学院物理实验中心2007年4月磁性材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存贮用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。
磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。
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。
【实验目的】1、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线等概念;2、学会用示波器观测磁滞回线;3、测量不同磁性材料的磁滞回线。
【实验仪器】动态磁滞回线实验仪、双踪示波器、FB310B智能型磁滞回线组合实验仪动态磁滞回线实验仪的结构:磁滞回线测量仪器1、信号源2、标准十进制电阻箱3、标准十进制电阻箱4、标准十进制电容箱5、软磁样品6、硬磁样品【实验原理】1、磁化曲线如果在通电线圈产生的磁场中放入铁磁物质,则磁场将明显增强。
铁磁物质内部的磁场强度H 与磁感应强度B 有如下的关系:H B •=μ对于铁磁物质而言,磁导率μ并非常数,而是随H 的变化而改变的物理量,即()H f =μ,为非线性函数。
铁磁材料的磁化过程为:其未被磁化时的状态称为去磁状态,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H B -变化曲线如1所示。
但当H 增加到一定值()S H 后,B 几乎不再随H 的增加而增加,说明磁化已达饱和,从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线。
如图1中的os 段曲线所示。
2、磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后,如果将磁化场减少,则铁磁材料内部的B 和H 也随之减少,但其减少的过程并不沿着磁化时的os 段退回。
从图2可知当磁化场撤消,0=H 时,磁感应强度仍然保持一定数值Br B =称为剩磁(剩余磁感应强度)。
若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度B 减少到0,必须加上一个反向磁场并逐步增大。
当铁磁材料内部反向磁场强度增加到Hc H -=时(图2上的c 点),磁感应强度B 才等于0,达到退磁,Hc 称为矫顽磁力。
磁性物理实验

磁性物理学实验教案兰中文余忠编写电子科技大学微电子与固体电子学院二OO九年十一月一. 饱和磁化强度的测量(一) 、实验目的:磁化强度M 是指磁性材料单位体积内的磁矩矢量和,定义为VM m∆=∑μ,通过测量材料的饱和磁化强度Ms ,加深对自发磁化的理解是本实验的主要目的。
(二)、实验主要仪器:FM -A 磁天平 (三)、实验原理及方法:根据磁性物质在非均匀磁场中的受力原理实现Ms 的测量,其方法为磁天平法,如图所示。
磁天平工作原理示意图设一小球样品处在非均匀磁场中,样品质量为m 、体积V ,则样品在此非均匀磁场中沿任意轴向α(α=x.y.z)所受的力为:αμα∂∂=HV M F s 0……………………………………………………………….①或ασμα∂∂=Hm F s 0…………………………………………………………………②电流线圈 电流线圈式中σs 为单位质量的饱和磁化强度,称为比饱和磁化强度。
显然,d VmMs s s σσ==………………………………………………………………③其中d 为试样密度如果磁场的不均匀只表现在Z 方向。
则,0=∂∂=∂∂y H x H ,0≠∂∂zH∴zHV M F s z ∂∂=0μ………………………………………………………………④ 或z Hm F s z ∂∂=σμ0…………………………………………………………………⑤ 实际测量中,zH∂∂即磁场梯度难以精确测量,因而,一般采用相对法测量,如图所示,无磁场时,天平平衡时砝码重量(W 1),加磁场后,由于Fz 的作用,需要增加砝码来达到新的平衡,当天平重新平衡时(W 2)有:W g W W g zHm F s z ∆=-=∂∂=.).(120σμ…………………………………………⑥式中g -重力加速度△W -加磁场前后砝码之差∴zH mWg s ∂∂∆=0.μσ…………………………………………………………………⑦ 将标准样品置于同样的非均匀磁场中,则有:zHm W g F s z ∂∂=∆=00000.σμ……………………………………………………⑧ 联立⑦,⑧ ∴000W m Wm s s ∆∆=σσ……………………………………………………………………⑨标准式样一般采用密度为8.90g.cm -3,纯度≥99.9%的Ni 球,其饱和磁化强度M s0=485.6KA·m -1,Ni 球净重为0.01333 g 。
实验与观察初中一年级物理科目教案之磁力的产生与测量方法

实验与观察初中一年级物理科目教案之磁力的产生与测量方法引言:物理学作为一门实验性较强的学科,实验与观察是培养学生动手能力和科学探究精神的重要环节。
在初中一年级的物理课程中,磁力的产生与测量是一个重要的内容,本文将为教师提供一份教案,帮助教师更好地进行教学,并引导学生进行相关实验与观察。
1. 实验目的:通过实验和观察,使学生了解磁力的产生原理和测量方法,培养学生的观察力、实验能力和科学思维。
2. 实验内容与步骤:实验一:磁力的产生实验实验材料:铁钉、磁铁、铁屑实验步骤:①将磁铁静置在桌面上,观察磁铁的两端是否存在吸引力。
②取一根铁钉,将其靠近磁铁的一端,观察铁钉是否被磁铁吸引住。
③将磁铁旋转,再将铁钉靠近磁铁的不同位置,观察是否有吸引力。
实验结果与结论:磁铁的两端具有吸引力,铁钉靠近磁铁时,被磁铁吸引住。
当铁钉靠近磁铁的不同位置时,吸引力的大小也会产生变化。
实验二:磁力的测量实验实验材料:测力计、磁铁实验步骤:①将磁铁用夹子固定在桌面上。
②将测力计固定在桌面上,并将其底座与磁铁的北极或南极朝向相对应。
③记录测力计示数。
④将磁铁靠近或远离测力计,记录示数的变化。
实验结果与结论:当磁铁靠近测力计时,示数增加;当磁铁远离测力计时,示数减小。
由此可知,磁力的大小可以通过测力计的示数来间接测量。
3. 实验思考与拓展:通过以上两个实验,学生可以初步了解磁力的产生原理和测量方法。
在教学过程中,可以引导学生展开更多的思考和拓展实验,如:①磁铁的两端为什么会有吸引力?②磁力的大小是否与磁铁的形状、长短有关?③磁力的作用范围有多大?通过让学生提出问题并进行实验探究,可以培养学生的自主学习和科学探究的兴趣,拓宽学生的知识视野。
4. 实践与评价:在进行实验和观察时,教师应引导学生认真记录实验过程和结果,并进行合理的分析与解释。
同时,教师要及时解答学生的疑惑,帮助学生巩固实验所得到的知识。
在实验结束后,可以通过小组合作、组织展示等形式,让学生共享实验成果,增强学生间的互动与交流。
神奇的磁力初中二年级物理磁学实验教案

神奇的磁力初中二年级物理磁学实验教案实验目的:通过本实验,学生将了解磁力的基本概念和性质,探索磁力的吸引和排斥规律,以及磁场的产生和作用。
实验器材:1. 铁钉2. 钢钉3. 磁铁(长条形和U形)4. 纸片实验步骤:第一步:观察磁性物质的特征1. 给学生展示一根磁铁和其他非磁性物质(如纸片、铁钉等)。
2. 学生用手触摸磁铁并描述其触感。
然后重复同样的操作,触摸其他非磁性物质,并描述其触感。
3. 引导学生发现磁铁与非磁性物质的不同之处,并共同总结出磁性物质的特征。
第二步:探索磁力的吸引和排斥规律1. 给学生发放多根磁铁和铁钉。
2. 学生尝试将两根磁铁相互靠近,观察它们之间是否存在吸引或排斥现象。
3. 学生再将磁铁分别靠近铁钉,观察磁铁对铁钉的作用力。
4. 学生记录实验结果,并尝试解释吸引和排斥现象。
第三步:观察磁场的产生和作用1. 将铁钉放在平面上,并将长条形磁铁放在铁钉的一侧。
2. 学生观察到磁铁上有哪些区域受力,并用纸片记录下这些区域。
3. 移动磁铁,学生发现纸片上的记录也随之改变。
4. 学生根据实验结果描述磁铁产生的磁场,并讨论磁场对其他磁性物质的作用。
实验总结:通过本次实验,学生初步了解了磁力的基本概念和性质。
他们观察到了磁性物质的特征,探索了磁力的吸引和排斥规律,并观察到了磁场的产生和作用。
通过实验的亲身体验,学生对磁力的概念有了更深入的理解,并且能够运用所学知识解释和预测磁性物质的行为。
延伸拓展:老师可以进一步引导学生进行更多的实验和探究,例如,探索磁力的距离效应、探索磁力的方向等。
同时,学生可以了解到磁力与电流的关系,进一步深入研究磁学知识。
实验安全注意事项:1. 实验过程中要小心操作,避免磁铁与其他物品的强烈碰撞,以免造成伤害。
2. 指导学生正确使用磁铁,避免吞食或在不适当的地方使用。
实验过程中,老师应引导学生进行独立思考和探索,及时解答他们提出的问题,激发他们对物理学的兴趣,并帮助他们将实验结果与理论知识相结合。
磁学物理演示实验报告

一、实验目的通过本次实验,加深对磁学基本原理的理解,掌握磁场的产生、磁场线的分布、磁感应强度以及磁场的相互作用等基本概念。
同时,通过实验操作,提高动手能力和观察能力。
二、实验原理1. 磁场的产生:根据安培环路定理,电流周围存在磁场,磁场的方向与电流方向垂直。
2. 磁场线的分布:磁场线从磁体的北极出发,进入南极,磁场线越密集的地方,磁感应强度越大。
3. 磁感应强度:磁感应强度(B)是描述磁场强弱和方向的物理量,其大小等于单位面积上通过的磁通量。
4. 磁场的相互作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
三、实验仪器与材料1. 磁铁:N极和S极各一块2. 磁棒:一根3. 铁屑:一小袋4. 铁质线圈:一个5. 电源:一个6. 开关:一个7. 导线:若干8. 磁感应强度计:一个四、实验步骤1. 观察磁铁的极性:用小磁针靠近磁铁,确定磁铁的N极和S极。
2. 观察磁棒周围的磁场:将磁棒平放在桌面上,撒上铁屑,观察铁屑在磁场中的分布,画出磁场线。
3. 观察电流产生的磁场:将铁质线圈接入电路,通入电流,观察线圈周围的磁场分布,画出磁场线。
4. 测量磁感应强度:将磁感应强度计放置在磁场中,读取磁感应强度数值。
5. 观察磁场的相互作用:将两个磁铁分别放置在桌面上,观察同名磁极和异名磁极的相互作用。
五、实验现象与结果1. 观察磁铁的极性:磁铁的N极和S极清晰可见。
2. 观察磁棒周围的磁场:铁屑在磁棒周围分布呈环状,磁场线从N极出发,进入S极。
3. 观察电流产生的磁场:铁质线圈周围出现磁场,磁场线呈环状,与电流方向垂直。
4. 测量磁感应强度:磁感应强度计显示的数值为0.4特斯拉。
5. 观察磁场的相互作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
六、实验讨论与思考1. 通过本次实验,加深了对磁学基本原理的理解,掌握了磁场的产生、磁场线的分布、磁感应强度以及磁场的相互作用等基本概念。
2. 实验中,铁屑在磁场中的分布与磁感应强度的大小有关,磁场线越密集的地方,磁感应强度越大。
北师版九年级全册物理 第十四章 磁现象 第四节 电磁铁及其应用实验教学说课稿

图1探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验教学说课稿一、使用教材北京师范大学出版社,义务教育教科书,九年级物理第十四章第四节《电磁铁及其应用》 二、实验器材电源、开关、滑动变阻器、电流表、匝数不同的螺线管两个、软铁棒、弹簧测力计、铁架台、导线、自制教具。
三、实验设计思路与创新要点 课本上设计的实验操作难度较大,不能完整展现出电磁铁磁性强弱变化,通过不断实验探索自制了一套教具,能够定量研究电磁铁磁性强弱变化。
自制教具如图1.有以下几点创新: 1.电磁铁对下方磁铁片产生排斥力,以压力形式作用在电子秤上,电子秤显示压力变化情况 反映出电磁铁磁性强弱;2.利用精确度为0.01g 的电子秤,压力变化可以准确到0.001N ;3.实验过程中电磁铁到下方磁铁片的距离基本不变,磁场稳定。
4.改变铁芯,线圈匝数,电流方便,可以连续进行实验。
四、实验教学目标 (一)知识与技能1.了解什么是电磁铁并知道电磁铁的特性; 2.(重点)知道影响电磁铁磁性强弱的因素。
(二)过程与方法1.(难点)通过猜想与实验,学习电磁铁的特性,从而培养学生主动参与研究问题的能力;2.进一步体会控制变量法在研究多因素问题中的作用。
(三)情感、态度与价值观通过探究活动,分析讨论,激发学生学习兴趣使学生乐于探究和了解日常生活中的物理现象。
五、实验教学内容(一)创设情境,引入新课;(二)比较螺线管插入铁芯前后的磁性变化,引入电磁铁的概念;(三)实验探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”1.演示课本预设实验并分析评价;2.用自制教具探究影响电磁铁磁性强弱的因素并分析评价。
六、实验教学过程(一)创设情境,引入新课1. 展示一些高新技术在生活中的应用,如播放磁悬浮列车与电磁起重机视频和图片。
2.提出问题,为什么列车可以悬浮在轨道上,为什么电磁起重机可以把铁块放到别的地方中去?(二)进入新课,科学探究1.电磁铁的概念与构造。
设问:什么是电磁铁,构造有哪些,工作原理是什么?学生观察实物归纳得出结论。
用简单实验认识磁性小学科学教案2

用简单实验认识磁性小学科学教案2:一、引言二、实验材料三、实验过程四、实验结果五、实验分析六、教学反思一、引言磁性是生活中一个非常常见而又神秘的现象。
它不仅是物理学、化学学科探究的对象,也是小学科学学科中必须掌握的基本概念之一。
然而,如何让孩子们在兴趣中学习,如何用简单的实验帮助他们认识磁性现象,才是我们这篇教案的重点。
二、实验材料1.磁性物品:铁钉、铁夹子、磁铁。
2.其他物品:纸张、小球、铜硬币等。
三、实验过程1.磁性物品的特性(1)拿一根磁铁,观察它对焊钉、手电筒壳、小车等物体的吸引作用。
(2)在铁夹子前方用手摆动磁铁,观察其吸引力的变化。
(3)将焊钉吸附在磁体上,再用磁体吸附另外一根焊钉,观察其引力的变化。
2.利用铁粉观察磁力线的方向(1)将一些铁粉放置在白纸上,使其均匀散开。
(2)在铁粉上方放置一个小磁块,观察铁粉的动态和磁感线的方向。
3.磁性物品和非磁性物品的区别(1)将一些铜硬币和焊钉混入一个慢慢旋转的干燥桶里,观察硬币和焊钉受重力作用下的运动情况。
(2)将一些小球和焊钉混入水中,观察其运动情况和受力方向的不同。
四、实验结果1.磁铁可以对铁钉、手电筒壳、小车等吸附。
2.铁夹子在磁铁前后的吸附力不同。
3.磁体间的吸引力随两个磁铁间距的变化而变化。
4.磁感线的方向从磁体的一个极端出发,进入另一个极端。
5.硬币等非磁性物品不会被吸附,其运动受重力和其他因素的影响,与焊钉等磁性物品不同。
五、实验分析1.磁性物品的吸附力是由于其所产生的磁场和铁磁性物体之间相互作用产生的。
2.磁感线是由于铁磁性物质中的磁元件的方向相同而形成的,它们代表了磁场的方向和大小。
3.磁铁对磁性物品吸附的程度和位置与铁磁性物体自身的磁场有关。
焊钉本身的磁场比手电筒壳、车等大,所以被磁铁吸附的程度也更强。
4.硬币等不具有磁性的物品不会被吸附,其运动受重力和其他因素的影响,与焊钉等磁性物品不同。
六、教学反思通过这次简单的实验,学生们可以直观地认识到磁性物品的特性和磁场的形成。
磁学实验设计与操作指南

磁学实验设计与操作指南引言:磁学是物理学中的一个重要分支,研究磁场的产生、性质以及磁性物质的行为等。
磁学实验是磁学课程的一项重要内容,通过实验可以帮助学生理解磁学的基本原理和磁性物质的特性。
本文将为您提供一份磁学实验的设计与操作指南,希望能够帮助您顺利完成磁学实验。
实验一:磁场测量实验目的:测量不同磁场的强度,并了解不同磁体的极性。
实验器材:1. 磁力计(高灵敏度)2. 不同形状的磁体(如长条形磁体、圆柱形磁体等)3. 直尺4. 实验报告表格实验步骤:1. 将磁力计放置在水平桌面上,并调零仪器。
2. 选择一个磁体,并将其放置在磁力计的中心位置上。
3. 记录磁力计上显示的数值为该磁体的磁感应强度。
4. 更换其他形状的磁体,重复步骤2和步骤3。
5. 将实验数据整理并填入实验报告表格中。
实验二:安培力实验实验目的:了解安培力的产生和性质,研究电流通过导线时的磁场效应。
实验器材:1. 直流电源2. 导线3. 安培计4. 铜线圈5. 开关6. 实验报告表格实验步骤:1. 将直流电源连接到安培计上,并调整电源电压为合适的值。
2. 将导线和铜线圈连接到电源和开关上,在不通电的情况下将它们放置在平行且距离较近的位置上。
3. 打开电源,记录安培计的示数。
4. 关闭电源,移动导线或铜线圈的位置,并重复步骤3。
5. 将实验数据整理并填入实验报告表格中。
实验三:霍尔效应实验实验目的:通过静磁场和电流的作用,观察霍尔效应。
实验器材:1. 霍尔电流计2. 磁铁3. 直流电源4. 实验报告表格实验步骤:1. 将磁铁放置在霍尔电流计旁边,使其形成一个较强的静磁场。
2. 将直流电源的正、负极分别与霍尔电流计的两端相连。
3. 打开电源,记录霍尔电流计的示数。
4. 移动磁铁或改变电流的方向,并重复步骤3。
5. 将实验数据整理并填入实验报告表格中。
结论:通过以上实验,我们可以得出以下结论:1. 磁场的强度与磁体的形状和材质有关。
2. 安培力和电流的大小、导线的位置以及电流方向有关。
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磁性物理实验讲义磁性物理课程组编写电子科技大学微电子与固体电子学院二O一二年九月目录一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1)二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3)三、磁致伸缩系数测量与分析 (6)四、磁化强度测量与分析 (9)五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11)六、磁畴结构分析表征 (12)一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析(一)、实验目的:了解磁性材料的起始磁导率的测量原理,学会测量材料的起始磁导率,并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。
(二)、实验原理及方法:一个被磁化的环型试样,当径向宽度比较大时,磁通将集中在半径附近的区域分布较密,而在外半径附近处,磁通密度较小,因此,实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。
为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况,引入有效尺寸参数。
有效尺寸参数为:有效平均半径r e,有效磁路长度l e,有效横截面积A e,有效体积V e。
矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=211211lnrrrrre(1)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=211211ln2rrrrleπ(2)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2112211lnrrrrhAe(3)eeelAV=(4)其中:r1为环型磁芯的半径,r2为环型磁芯的外半径,h为磁芯高度。
利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性,尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时,应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。
材料的起始磁导率(iμ)可通过对环型磁心施加线圈后测量其电感量(L)而计算得到。
计算公式如式(5)所示。
20i eeA NLlμμ=(5)其中:μ0为真空磁导率,4π×10-7H ·m -1;N 为线圈匝数。
磁性材料起始磁导率(µi )的定义式如式(6)所示。
可知,起始磁导率的温度特性依赖于材料磁感应强度(B )的温度特性,而磁感应强度和磁化强度(M )之间满足式(7),因此可知,材料起始磁导率的温度特性可反映材料磁化强度的温度特性。
根据郎之万顺磁性理论可知,磁性材料的磁化强度大小严重依赖于温度变化。
随着温度升高,磁性材料可铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态,此时对应的临界温度为磁性材料的居里温度(T c )。
对于铁氧体材料来说,次晶格上的离子种类和占位情况会影响次晶格间的超交换作用,从而对材料温度特性产生影响。
001limi H BH μμ∆→∆=∆ (6) B =μ0(H +M ) (7)测量实验装置如下图所示。
高低温试验箱(三)、实验容:通过对材料起始磁导率温度曲线的测量,确定居里温度,分析强磁性物质离子占位分布对自发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响,进而表征磁特性参数的温度特征。
(四)、实验步骤:1、将LCRZ 测量仪开机预热10分钟,并进行开路和短路较准。
2、准确测量待测环型样品的径r 1、外径r 2和高h 。
3、对待测样品绕10匝线圈后将其置于高低温试验箱中。
首先测量室温下待测样品的电感量,然后分别调节温度至-30℃、-10℃、50℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃和120℃,测量不同温度下待测样品的电感量。
4、根据电感量计算材料起始磁导率,并计算材料居里温度。
根据上述测量结果分析强磁性物质离子占位分布对自发磁化强度的温度特性以及对超交换作用的影响。
(五)、实验注意事项1. 当高低温箱工作室温度(PV 值)≥60℃时禁止起动高低温箱“制冷”功能!2. 高低温箱照明灯不宜长亮!3. 请勿拨动超温设置拨盘开关!二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析(一)、实验目的了解四探针法测量材料电阻率的原理和倍乘电压表法测量测量材料磁损耗的原理,并学会结合磁损耗产生机制对磁损耗进行分离,探讨电阻率对材料损耗的影响。
(二)、实验原理软磁铁氧体磁芯的总损耗P cv主要由磁滞损耗P h、涡流损耗P e和剩余损耗P r三部分组成,如式(1)所示。
在铁氧体磁芯工作时,P h、P e和P r通常都是叠加在一起难以分离。
但是可采用约旦(Jordan)法对各损耗进行分离。
2r rP Pcv h eP P P af bf=++=++ (1)在比较低的频率下,材料的涡流损耗与样品的厚度d2和频率f 2成正比,而与电阻率ρ成反比,即:P e=K e B2f 2d 2/ρ,其中K e为常数。
由此可见,降低涡流损耗的关键是减小样品的厚度d(或半径R)和提高材料的电阻率ρ。
对于多晶MnZn铁氧体,电阻率包括晶粒部与晶粒边界两个部分。
因此,提高电阻率也应从两个方面入手。
电阻率的测量采用四探针法,其原理如下。
四探针法测量样品电阻率是以针距约为1mm 的四根金属探针同时排成一直线,并以一定的压力压在平整的样品表面,如图1所示。
在1、4两根探针间通过电流I,则在2、3探针间产生电位差V。
材料电阻率ρ=CIV(Ω-cm) (2)式中C为探针修正系数,由探针的间距决定。
当样品电阻率分布均匀时,试样尺寸满足半无穷大条件时,12122321111CS S S S S Sπ=+--++(cm) (3)式中:S1、S2、S3分别为探针1与2,2与3,3与4之间的间距。
每个探头都有自己的系数。
C≈6.28±0.05(cm)。
若取电流值I=C时,则ρ=V,即可由数字电压表直接读出。
由于块状或棒状样品外形尺寸远大于探针间距,符合半无穷大边界条件,电阻率可直接由(2)式求出。
磁损耗的测量采用倍乘电压表法,其原理如图所示。
无抗取样电阻R与被测磁芯Lx 串联,R两端电压和Lx两端电压分别接到倍乘(乘积)电压表得两个通道,该电压表指示出两个电压瞬时值乘积的平均值,这个平均值正比于磁芯的总功耗P=(ui)=αK。
该式中,(ui)为组合线圈两端的电压和通过它的电流乘积得时间平均值;α为电压表读数;K 为电表常数,由两个通道的灵敏度、测量电流的电阻器R的数值和表头刻度的满度偏转来决定。
图2 倍乘电压表法测功耗原理图2中,G:大功率信号源,要求能供给规定的电压和电流,波形要在规定的容限以,若规定用正弦波,谐振总含量应小于1%。
平均值检波电压表UAV:用于被测磁芯线圈两端的平均值电压的检测,测量误差小于1%。
(三)、实验容测量材料的电阻率和不同频率、温度及磁感应强度下材料损耗,结合磁损耗产生机制进行损耗分离,并探讨降低途径,从导电机制分析铁氧体电阻率对材料涡流损耗的影响。
(四)、实验步骤1.材料电阻率的测量(1)测试准备将220V电源插头插入电源插座,电源开关置于断开位置,工作选择开关置于“短路”位置,电流开关处于弹出切断位置。
将测试架的插头和主机的输入插座相连,松开测试架立柱处的高度调节手轮,将探头调节到适当的位置和高度,测试样品应进行清洁处理,放于样品架上,使探针能与表面良好接触,并保持一定的压力,调节室温度使之达到要求的测试条件。
(2)测量电流的调节将电源开关置于开启位置,数字显示亮,仪器通电预热1小时。
工作选择开关置于“1调节”位置,电流量程开关与电压量程开关必须放于相对应的任一组的量程上。
按下电流开关,调节电流电位器,可以使电流输出在0~10.00围,调节到数字显示出测量所需要的电流值(块状或棒状样品为6.28;薄片样品为4.53)。
(3)测量极性开关拨至上方,工作状态选择开关置于“测量”,拨动电流量程开关和电压量程开关,置于样品测量所适合的电流、电压量程围,调节电压表的粗调和细调调零,使数字显示为“000”,按下电流开关输出恒定电流,即可由数字显示板和单位显示灯直接读出测量值。
如果数字出现闪烁,则表明测量值已超过此电压量程,应将电压量程开关拨到更高档;读数后切断电流开关,数字显示将恢复到零位。
在仪表处于高灵敏电压档时要经常检查零位。
再将极性开关拨至下方(负极性),按下电流开关,从数字显示板和单位显示灯可以读出负极性的测量值。
将两次测量获得的电阻率值取平均,即为样品在该处的电阻率值。
2. 材料磁损耗的测量(1)测试电压选择根据测试条件及被测磁芯,按照下式计算测试电压:V=4.44×f×B×A e×N×10-4式中: f为测试频率(KHz);B为测试磁感应强度(mT);N为测试线圈匝数;Ae为磁芯有效截面积 (cm2)。
(2)连接(3)测试①首先开启2335功率表电源。
然后将信号源输出置于“断”状态,并将衰减器置于大于60dB的位置,细调电位器左旋至底,选择好输出电压端接线,开启信号源电源。
②对待测磁芯进行尺寸测量后绕线,计算不同测试频率对应的测试电压。
将待测磁芯接入测量端口。
③将2335功率表置于auto和rms、P或P×10状态,然后将信号源置于“通”状态,逐渐升高电压到所计算的值,在升压过程中,注意电流应无突升现象。
④由2335功率表读出磁芯的总功耗,计算比功耗。
并根据约旦损耗分离对f=1000kHz下的总损耗进行损耗分离。
B=100mT时,测试频率f (kHz) 100 300 500 700 900 1000 f=200kHz时,测试磁感应强度B(mT) 50 100 200⑤关机时,按照3.1条反顺序进行。
(五)、注意事项1. 仪器要先预热。
2. 样品表面需进行清洁处理,并保持干燥。
3. 四探针测量仪再中断测试时应将工作选择开关置于“短路”位置,电流开关置于弹出断开位置。
根据国家标准和仪器性能关系可知,为保证测试精度,推荐以下电流、电压量程组电流\电阻率\电0.2mV 2mV 20mV 200mV 2V压100mA 10-4—10-310-310 mA 10-3—10-210-11 mA 10-11—20 10—50 102—103100μA 200—500 103—104 10μA 1055. 禁止输出短路!!!三、磁致伸缩系数测量与分析一、实验目的1. 掌握通过应变电阻阻值变化测试材料磁致伸缩系数的原理和方法。
2. 理解磁致伸缩系数λ与磁化场H 之间的关系。
3. 通过磁场对材料磁致伸缩系数的影响,探讨磁致伸缩的起源。
二、实验原理磁体在外磁场中磁化时,其形状与体积发生变化,这种现象叫磁致伸缩。
表征磁致伸缩的磁性参数为磁致伸缩系数,当磁场H 达到饱和磁化场时,纵向磁致伸缩为一确定值λs,——饱和磁致伸缩系数。
图1 应变电阻片法测量材料磁致伸缩系数原理图如图1,将应变电阻粘结于待测材料上,并对待测材料所绕线圈通直流电流,在线圈产生的磁场作用下,磁体的尺寸将发生变化,并给应变电阻施加应力,从而改变了应变电阻的电阻值,通过测定应变电阻阻值的变化,可以分析出当前磁场强度下磁体尺寸的变化量(即磁致伸缩系数λ)。
λ和应变电阻片阻值之间的关系如式(1)所示。