鐵磁材料動態(tài)磁滯回線的觀測和研究的實驗報告

鐵磁材料動態(tài)磁滯回線的觀測和研究的實驗報告

鐵磁材料動態(tài)磁滯回線的觀測和討論的試驗報告鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線【試驗?zāi)康摹?熟悉鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律比較兩種典型的鐵磁物質(zhì)的動態(tài)磁化特性。

2測定樣品的基本磁化曲線作曲線。

3測定樣品的、、和61等參數(shù)。

4測繪樣品的磁滯回線。

【試驗原理】1起始磁化曲線和磁滯回線鐵磁物質(zhì)是一種性能特異用途廣泛的材料。

鐵、鈷、鎳及其眾多合金以及含鐵的氧化物鐵氧體均屬鐵磁物質(zhì)。

其特征是在外磁場作用下能被劇烈磁化故磁導(dǎo)率很高。

另一特征是磁滯即磁化場作用停止后鐵磁質(zhì)仍保留磁化狀態(tài)圖2-1為鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強度與磁化場強度之間的關(guān)系曲線。

圖2-1鐵磁質(zhì)起始磁化曲線和磁滯回線圖2-2同一鐵磁材料的一簇磁滯回線圖中的原點表示磁化之前鐵磁物質(zhì)處于磁中性狀態(tài)即0當磁場從零開頭增加時磁感應(yīng)強度隨之緩慢上升如線段所示繼之隨快速增長如所示其后的增長又趨緩慢并當增至?xí)r到達飽和值稱為起始磁化曲線。

圖2-1表明當磁場從漸漸減小至零磁感應(yīng)強度并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到“”點而是沿另一條新的曲線下降比較線段和可知削減相應(yīng)也減小但的變化滯后于的變化這現(xiàn)象稱為磁滯磁滯的明顯特征是當0時不為零而保留剩磁。

當磁場反向從0漸漸變至?xí)r磁感應(yīng)強度消逝說明要消退剩磁必需施加反向磁場稱為矯頑力它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的力量線段稱為退磁曲線。

圖2-1還表示當磁場按→0→→-→0→→次序變化相應(yīng)的磁感應(yīng)強度則沿閉合曲線’’’變化這閉合曲線稱為磁滯回線。

所以當鐵磁材料處于交變磁場中時如變壓器中的鐵心將沿磁滯回線反復(fù)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可以證明磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比。

2基本磁化曲線應(yīng)當說明當時始態(tài)為0的鐵磁材料在交變磁場強度由弱到強依次進行磁化可以得到面積由小到大向外擴張的一簇磁滯回線如圖2-2所示這些磁滯回線頂點1、2、3、…的連線為鐵磁材料的基本磁化曲線由此可近似確定其磁導(dǎo)率因與非線性故鐵磁材料的不是常數(shù)而是隨而變化如圖2-3所示。

鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率可高達數(shù)千乃至數(shù)萬這一特點是它用途廣泛的主要因原之一。

圖2-3鐵磁材料μ與關(guān)系曲線圖2-4不同鐵磁材料的磁滯回線可以說磁化曲線和磁滯回線是鐵磁材料分類和選用的主要依據(jù)圖2-4為常見的兩種典型的磁滯回線其中軟磁材料的磁滯回線狹長、矯頑力、剩磁和磁滯損耗均較小是制造變壓器、電機、和溝通磁鐵的主要材料。

而硬磁材料的磁滯回線較寬矯頑力大剩磁強可用來制造永磁體。

3利用示波器觀測磁滯回線的原理圖2-5原理電路圖利用示波器觀測磁滯回線的原理電路如圖2-5所示。

待測樣品為型矽鋼片其上勻稱地繞以磁化線圈及副線圈。

溝通電壓加在磁化線圈上線路中串聯(lián)了一取樣電阻1。

將1兩端的電壓加到示波器的輸入端上對4322示波器為通道Ⅰ。

副線圈與電阻2和電容串聯(lián)成一回路。

電容兩端的電壓加到示波器的輸入端上對4322示波器為通道Ⅱ。

下面我們來說明為什么這樣的電路能夠顯示和測量磁滯回線。

⑴輸入與磁場強度成正比設(shè)矩形樣品的平均周長為磁化線圈的匝數(shù)為磁化電流為1留意這是溝通電流的瞬時值依據(jù)安培環(huán)路定律有1即1。

而11所以可得2-1式中1、和皆為常數(shù)可見與成正比。

它表明示波器熒光屏上電子束水平偏轉(zhuǎn)的大小與樣品中的磁場強度成正比。

⑵輸入在肯定條件下與磁感強度成正比設(shè)樣品的截面積為依據(jù)電磁感應(yīng)定律在匝數(shù)為的副線圈中感應(yīng)電動勢應(yīng)為2-2若副邊回路中的電流為2且電容上的電量為則應(yīng)有2-3在上式中已考慮到副線圈匝數(shù)較少因而自感電動勢可忽視不計。

在選定線路參數(shù)時有意將2與都選成足夠大使電容上的電壓降比起電阻上的電壓降22小到可以忽視不計。

于是式2-3可以近似地改寫成2-4將關(guān)式系代入式2-4得2-5將上式與式2-2比較不考慮其負號在溝通電中負號相當于相位差為π時應(yīng)有將等式兩邊對時間積分時由于和都是交變的積分常數(shù)為0。

整理后得2-6至此可以看出在磁化電流變化的一周期內(nèi)示波器的光點描繪出一條完整的磁滯回線。

以后每個周期都重復(fù)此過程結(jié)果在示波器的熒光屏上看到一穩(wěn)定的磁滯回線圖形。

如將和加到測試儀的信號輸入端可測定樣品的飽和磁感應(yīng)強度、剩磁、矯頑力、磁滯損耗以及磁導(dǎo)率等參數(shù)。

圖2-6實際測量中的示意線路圖實際測量中的示意線路如圖2-6所示。

為了使1上的電壓降與流過的電流1二者的瞬時值成正比相位相同1必需是無感或電感微小的電阻。

其次為了操作平安和調(diào)整便利在線路中采納了一個隔離降壓變壓器以避開后面的電路元件與220市電直接相連。

調(diào)壓變壓器用來調(diào)整輸入電壓以掌握磁化電流1的大小。

【試驗儀器】型磁滯回線試驗儀與磁滯回線測試儀、示波器。

【試驗內(nèi)容及步驟】1電路連接選樣品1按圖2-“選擇”置于0位。

和即1和2分別接示波器的“輸入”和“輸入”“插孔⊥”為公共端。

2樣器退磁開啟試驗儀電源對試樣進行退磁即順時針方向轉(zhuǎn)動“選擇”旋鈕令從0增至3然后逆時針方向轉(zhuǎn)動旋鈕將從最大值降為0其目的是消退剩磁確保樣品處于磁中性狀態(tài)即0如圖2-7所示。

-8所示這時可降低勵磁電壓予以消退。

圖2-7退磁示意圖圖2-8和的相位差等因素引起的畸變4觀看基本磁化曲線按步驟2對樣品進行退磁從0開頭逐檔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。

這些磁滯回線頂點的連線就是樣品的基本磁化曲線。

5觀看、比較樣品1和樣品2的磁化性能判定兩樣品的軟、硬磁性。

。

……。

、、和等參數(shù)。

8取步驟7中的和其相應(yīng)的值用坐標紙繪制—曲線如何取數(shù)取多少組數(shù)據(jù)自行考慮并估算曲