物理實驗報告 鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線

1、.實驗鐵磁材料的磁滯回線及基本磁化曲線鐵磁物質是一種性能特異、用途廣泛的材料。如航天、通信、自動化儀表及控制等都無不用到鐵磁材料（鐵、鈷、鎳、鋼以及含鐵氧化物均屬鐵磁物質）。因此，研究鐵磁材料的磁化性質，不論在理論上，還是在實際應用上都有重大的意義。本實驗使用單片機采集數據，測量在交變磁場的作用下，兩個不同磁性能的鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線?！绢A習重點】（）看懂實驗原理圖及接線圖。（）復習示波器的使用方法。參考書：電磁學下冊，趙凱華、陳熙謀著，第五、六章；大學物理學電磁學部分，楊仲耆等編，第六章?！緝x器】磁滯回線實驗組合儀、雙蹤示波器。【原理】）鐵磁材料的磁化及磁導率鐵磁物質的磁化過程很復雜

2、，這主要是由于它具有磁滯的特性。一般都是通過測量磁化場的磁場強度和磁感應強度之間的關系來研究其磁性規(guī)律的。圖起始磁化曲線和磁滯回線圖基本磁化曲線當鐵磁物質中不存在磁化場時，和均為零，即圖中曲線的坐標原點。隨著磁化場的增加，也隨之增加，但兩者之間不是線性關系。當增加到一定值時，不再增加（或增加十分緩慢），這說明該物質的磁化已達到飽和狀態(tài)。m和m分別為飽和時的磁場強度和磁感應強度（對應于圖中點）。如果再使逐漸退到零，則與此同時也逐漸減少。然而和對應的曲線軌跡并不沿原曲線軌跡返回，而是沿另一曲線下降到r，這說明當下降為零時，鐵磁物質中仍保留一定的磁性，這種現象稱為磁滯，r稱為剩磁。將磁化場反向，再逐

3、漸增加其強度，直到c，磁感應強度消失，這說明要消除剩磁，必須施加反向磁場c。c稱為矯頑力。它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力。圖表明，當磁場按mcmcm次序變化時，所經歷的相應變化為mrmrm。于是得到一條閉合的曲線，稱為磁滯回線。所以，當鐵磁材料處于交變磁場中時（如變壓器中的鐵心），它將沿磁滯回線反復被磁化去磁反向磁化反向去磁。在此過程中要消耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱為磁滯損耗?？梢宰C明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比。應該說明，對于初始態(tài)為，的鐵磁材料，在交變磁場強度由弱到強依次進行磁化的過程中，可以得到面積由小到大向外擴張的一簇磁滯回線，如圖所示。這些磁

4、滯回線頂點的連線稱圖鐵磁材料與關系曲線為鐵磁材料的基本磁化曲線。由此可近似確定其磁導率/。因與非線性，故鐵磁材料的不是常數，而是隨而變化，如圖所示。在實際應用中，常使用相對磁導率r/0。0為真空中的磁導率，鐵磁材料的相對磁導率可高達數千乃至數萬，這一特點是它用途廣泛的主要原因之一。）曲線的測量方法實驗線路如圖所示。待測樣品為型矽鋼片，勵磁線圈匝數1；用來測量磁感應強度而設置的探測線圈匝數2；1為勵磁電流取樣電阻，為.。設通過勵磁線圈的交流勵磁電流為，根據安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強（）式中：為樣品的平均磁路，本實驗.。設的端電壓為，則可得因此，（）式（）中的，均為已知常數，所以由可確定。圖磁滯

5、回線測量線路樣品的磁感應強度的測量是通過探測線圈和22組成的電路來實現的。根據法拉第電磁感應定律，在交變磁場下由于樣品中的磁通量的變化，在探測線圈中產生的感生電動勢的大?。ǎ┯墒剑ǎ┛赏茖С觯ǎ闃悠返慕孛娣e。如果忽略自感電動勢和電路損耗，則回路方程為222式中：2為感生電流；2為積分電容2兩端電壓。設在時間內，2向電容2的充電電量為，則2/2因此22/2如果選取足夠大的2和2，使22/2，則22所以（）由式（）和式（）可得（）式中：2，2，2和均為已知常量（本實驗中2，2，mm2），所以測量2可確定。【實驗要求】（）電路連接：選樣品，按實驗儀上所給的電路圖連接線路，并令.；“選擇”置于位。H

6、和B（即和2）分別接示波器的“輸入”和“輸入”，插孔為公共端。（）樣品退磁：開啟實驗儀電源，對試樣進行退磁，即按順時針方向轉動“選擇”旋鈕，使從增加至，然后逆時針方向轉動旋扭使從最大值降為，其目的是消除剩磁，即退磁過程，確保樣品處于磁中性狀態(tài)，即，如圖所示。圖退磁過程（）觀察磁滯回線：開啟示波器電源，令光點位于坐標網格中心，令.，分別調節(jié)示波器和軸的靈敏度，使顯示屏上出現圖形大小合適的磁滯回線（若圖的頂部出現編織狀的小環(huán)，可適當降低勵磁電壓予以消除）。（）觀察基本磁化曲線：按實驗要求（）對樣品進行退磁，從開始，逐步提高勵磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大一個套一個的一簇磁滯回線，借助長余輝示波器，可觀察到該曲線的軌跡。（）觀察比較樣品和樣品的磁化性能。（）測曲線：仔細閱讀測試儀的使用說明，連接實驗儀和測試儀之間的連線。開啟電源，對樣品進行退磁后，按測試儀使用說明依次測定.，.，.時的組m和m值，作曲線。（）令.，.測定樣品的m、r，c等參數。（）取實驗要求（）中的和其相應的值，用坐標紙繪制曲線，實驗