物理实验报告2_用示波器测动态磁滞回线.pdf

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1、.实验名称：用示波器测动态磁滞回线实验目的：a．研究铁磁材料的动态磁滞回线b．了解采用示波器测动态磁滞回线的原理；c．利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力Hc的值。实验仪器：V252双踪示波器、自耦变压器、隔离变压器、互感器毫安表、电容等。实验原理和方法：铁磁材料除了具有高的导磁率外，另一重要的特点就是磁滞。当材料磁化时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与以前的磁化状态有关。如右图所示，曲线OA表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，磁感应强度B随H增加，称为磁化曲线。当H增加到某一值HS时，B的增加速度将极其缓慢。和

2、前段曲线相比，可看成B不再增加，即达到磁饱和。当磁性材料磁化后，如H减小，B将不沿原路返回，而是沿另外一条曲线Ar下降。如果H从HS变到－HS，再从－HS变回HS，B将随H变化而形成一条磁滞回线。其中当H＝0时，BBr。Br称为剩余磁感应强度。要使磁感应强度为零，就必须加一反向磁场－Hc，Hc称为矫顽力。按一般分类，矫顽力小的称为软磁材料，大的称为硬磁材料。必须注意的是：反复磁化（HSHSHS）的开始几个循环内，每次循环的回路才相同，形成一个稳定的磁滞回线。只有经过“磁锻炼”后所形成的磁滞回线，才能代表该材料的磁滞性质。由以上可知，要测定材料的磁

3、滞回线，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度H及其相应的磁感应强度B。磁性材料的磁滞回线能较全面地反应该材料的磁特性，譬如剩磁Br、矫顽力Hc等。因此，实用上常常借助磁滞回线来粗略了解材料的磁特性。测量磁滞回线的基本线路图如下图所示：'..将样品制成封闭的圆环，均匀地以磁化线圈N1环绕，用直流电产生磁场使样品磁化，利用换向开关使磁化电流突然转向，样品中的B也随之改变，通过副线圈N2和冲击电流计BG测出B，从而能测出磁化曲线及磁制曲线（B－H关系曲线）。此处是用直流电源进行工作，所得到的关系曲线是静态的。本实验用交流电代替直流电进行磁化，而且用示

4、波器代替冲击电流计来观察和测量。这个结果与静态的是不相同的，为了区别，称之为“动态的”。由于静态的磁滞回线所包围的面积与磁滞损耗成正比，而实验用交流电磁化所得的回线包围的面积，不仅包括磁滞损耗，而且还包括涡流损耗，因此，动态的回线一般比静态的要大一些。本实验所用线路图如下图所示：在样品的原边线圈上，取样电阻R1与线圈N1串联，并加以交流电压U，将R1两端电压信号U1加在示波器的X输入端上。在样品副边路上接以RC线路，将电容两端由感应引起的电信号Uc加在示波器的Y输入端上。要是示波器的X与Y端放大不失真，且保持X与Y两输入端没有初始相位差，那么在示

5、波器上就可以得到待测样品的磁滞回线图像。'..但是必须考虑一个问题，那就是示波器的X输入端U1是否和磁化电流（或磁场强度H）成正比，而示波器的Y输入Uc又与样品的B成正比，并且要一一对应，否则荧光屏上所得的图像将不是样品的磁滞回线。1.U1与磁场强度H成正比的问题设样品的中心长度为L，原边线圈（即磁化线圈）的匝数为N1，I1为磁化电流的大小（交流电），则有：N1HI1LR1L而U1R1I1HN1其中，L，N1均为常数。可见，U1的确与H成正比。2.Uc与B成正比的问题首先，设副线圈匝数为N2，样品的横截面积为A，则根据电磁感应定律应激起的感应电d

6、B动势2为2N2Adt进而分析2加在Rc电路上的情况。若电容器的电量为Q，电容量为C，很明显有Q2R2I2C如果与C都选得很大时，则2R2I2dQd(UC)I2Cdtdtd(UC)由以上两式得：2R2Cdtd(UC)dB则2R2CN2AdtdtR2C经积分、整理后有BUCN2A'..式中：R2，C，N2，A均为常数。可见：B与Uc成正比；只要选取R2与C足够大，在荧光屏上是可以得到样品的磁滞回线的。在实践中，为了使原副边路上的电压尽可能接近正弦波形，将原边上的特意选取为一个小值电阻（R12）；其次为了操作安全，在原边线圈上加入一个隔离变压器T以避

7、免直接与交流电源U相接；同时应用调压器D使电源电压大小可调（以控制磁化电流的大小），由此称为一个实际可用的实验线路，如下图所示：待测样品S实际上是一个特制的小变压器。为了确定回线上所反映的几个参数，如矫顽力、剩磁、饱和磁感应强度等量的大小，就必须知道示波器光点偏移一个单位实际代表了多少安/米（H）或特斯拉（B），即所谓进行标定。（1）H值的标定利用下图所示的线路：利用毫安表A以读出流过R1的电流大小（交流电），R的作用是为了避免一开始有过大电流流经毫安表而超过它的量程。当A的读数为时，其峰值应为2I10。此时在示波器上所呈现的横线（即X偏转）对应

8、的磁场强度H，可用下式计算：N1H02I10L'..（2）B值的标定利用下图所示的线路：其基本出发点是用一个已知的标准互感器M代替待测样