大连理工大学磁滞回线实验讲义.pdf

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1、43用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用铁磁性材料。磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。根据磁滞回线的不同，可将铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力Hc2的大小不同。硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力大（大于10A/m），因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。软磁材料的磁滞回线窄，矫顽磁力Hc一般2小于10A/m，但其磁导率和饱和磁感强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电

2、机、电器和仪表制造等工业部门。本实验通过示波器来观测不同磁性材料的磁滞回线和基本磁化曲线，以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的概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率的理解。2、学会用示波器法观测基本磁化曲线和磁滞回线。3、根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。4、研究不同频率下动态磁滞回线的区别。5、改变不同的磁性材料，比较磁滞回线形状的变化。【实验仪器】DH4516N型动态磁滞回线测试仪，示波器。【实验原理】1、磁化曲

3、线如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强，此时铁磁物质中的磁感应强度比单纯由电流产生的磁感应强度增大百倍，甚至在千倍以上。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：B=μH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μ=ƒ（H），为非线性函数。所以如图1所示，B与H也是非线性关系。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B-H变化曲线如图1所示。但当

4、H增加到一定值（Hs）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端曲线所示。BμBSB～H～HHH图1磁化曲线和μ～H曲线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。而且当磁化场撤消，H=0时，磁感应强度仍然保持一定数值B=Br，称为剩磁（剩余磁感应强度），如图2所示。fed图2起始磁化曲线与磁滞回线1若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度B减

5、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H=-Hc时（图2上的c点），磁感应强度B才是0，达到退磁。图2中的的bc段曲线为退磁曲线，Hc为矫顽磁力。继续增加反向磁场，铁磁质的磁化达到反向饱和。如果减小反向磁场强度，同样出现剩磁现象。如图2所示，所形成的封闭曲线abcdefa称为磁滞回线。这种B的变化始终落后于H的变化的现象，称为磁滞现象。当从初始状态（H=0，B=0）开始周期性地改变磁场强度的幅值时，在磁场由弱到强单调增加过程中，可以得到面积由大到小的一簇磁滞回线，如图3所示

6、。其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线。把图3中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,a2，…a所连成的曲线，称为铁磁性材料的基本磁化曲线。不同的铁磁材料其基本磁化曲线是不相同的。为了使样品的磁特性可以重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（H=0，B=0）开始，因此在测量前必须进行退磁，消除样品中的剩余磁性，以保证外加磁场H=0，B=0。在理论上，要消除剩磁Br，只需通一反向励磁电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力即可。实际上，矫顽磁力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小。我们从

7、磁滞回线得到启示，如果使铁磁材料磁化达到磁饱和，然后不断改变励磁电流的方向（如采用交变电流），与此同时逐渐减小励磁电流，直到为零。则该材料的磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图4所示。当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁。2实验表明，经过多次反复磁化后，B-H的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线”。通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质。这种反复磁化的过程称为“磁锻炼”。本实验使用交变电流，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。3、示波器法观测磁滞回线原理

8、用示波器测量B—H曲线的实验线路如图5所示。图5在圆环状磁性样品上绕有励磁线圈N1匝（原线圈）和测量线圈N2匝（次线圈），当N1通以交变电流i1时，样品内将产生磁场，根据安培环路定律有:HLi（1）1N1式中L为的环状样品的平均磁路长度。R1两端的电压UR1为：LR1UH（2）R1N1上式表明磁场强度H与UR1成正比，将R1两端的电压送到示波器的X输入端，即UU，则示波器X方向偏转量的大小反映了磁场强度H的