用示波器觀測鐵磁材料的動態(tài)磁化特性曲線-基礎(chǔ)物理實驗教材課程

用示波器觀測鐵磁材料的動態(tài)磁化特性曲線

基礎(chǔ)物理實驗34南開大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中心

基礎(chǔ)物理實驗室一．目的要求1.掌握用示波器觀測鐵磁材料動態(tài)磁化特性曲線的原理和方法。2.了解用調(diào)輝法觀察磁滯現(xiàn)象及用模擬法觀察渦流大小對磁滯回線形狀的影響。二．引言

鐵磁材料的動態(tài)磁化特性曲線是指其在交變磁場磁化下，所得到的B—H關(guān)系曲線。即動態(tài)磁滯回線、動態(tài)技術(shù)磁化曲線等。就磁滯回線來說，靜態(tài)磁滯回線的形狀與磁化場的大小有關(guān)，而動態(tài)磁滯回線不僅與磁化場的大小有關(guān)，還與磁化的頻率有關(guān)。不同的磁化場，不同的頻率，磁滯回線的形狀往往不同。在測量靜態(tài)磁滯回線時，鐵磁樣品中僅存在磁滯損耗，而測量動態(tài)磁滯回線時，樣品中不僅有磁滯損耗，還有渦流損耗，因此，同一材料樣品在相同大小磁化場磁化下，動態(tài)磁滯回線較之靜態(tài)磁滯回線橫向加寬，即封閉曲線內(nèi)面積大一些，這表明交變磁化的損耗加大。本實驗采用示波器法觀測鐵磁材料樣品即變壓器鐵芯的動態(tài)磁化特性曲線。示波器測量法具有直觀、方便和迅速等優(yōu)點，并能在交變磁場下實時在線觀測這些動態(tài)磁化特性曲線。同時利用示波器的調(diào)輝功能可觀察到鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象，也可模擬觀察渦流大小對磁滯回線形狀的影響，使學(xué)生對磁滯和渦流兩個重要的物理現(xiàn)象有深入的理解。由于線圈通以交變正弦電流，故樣品內(nèi)的H為：

H＝Hmsinωt而由于B與H間的非線性關(guān)系，B表現(xiàn)為如圖的復(fù)雜函數(shù)關(guān)系：B＝f(t)，仍然是時間的周期性函數(shù)。（可按傅立葉級數(shù)展開）一般而言，由于B與H的非線性關(guān)系，當(dāng)H=Hmsinωt時，除基波外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與感應(yīng)電壓(由B的變化產(chǎn)生)都將包含奇次項高次諧波，因而使感應(yīng)電壓訊號失真。實際工作中往往提出如何減小這些高次諧波的問題。

在簡諧（正弦）變化的交變磁場作用下，B也是諧振（正弦）變化，但有一相位差。四、測量方法-1磁場強(qiáng)度H的大小為：

磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為：四、測量方法-2觀察磁滯現(xiàn)象

四．儀器用具雙蹤示波器一臺，信號發(fā)生器一臺，自耦變壓器、隔離變壓器及待測變壓器各一只，電阻RH及電阻箱R、及電容C等。五．實驗內(nèi)容

1.觀測變壓器鐵芯的動態(tài)技術(shù)磁化曲線2.觀測動態(tài)磁滯回線3.觀察磁滯現(xiàn)象。六．注意事項1.調(diào)壓變壓器的輸入、輸出端不得接錯，用后一般置輸出電壓為零。接線或拆線時調(diào)壓變壓器的電源插頭要拔掉。測量時勿碰調(diào)壓變壓器的裸露部分，以免觸電。2.測量時將示波器上的耦和開關(guān)撥至“DC”端，并使示波器上出現(xiàn)的磁滯回線和熒光屏上的坐標(biāo)原點對稱，兩通道上的微調(diào)鈕向右旋至最大。3.示波器熒光屏上的光點和波形不可過亮，光點不可長時間停留一點，以免燒損熒光屏。波形也不得長久超出屏外。八．思考題1.如果給示波器加的交流調(diào)輝電壓頻率略高于50HZ，熒光屏上的磁滯回線亮線段沿