磁化曲线和磁滞回线概要

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1、铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料分为硬磁和软磁两类。硬磁材料（如铸钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。软磁材料（如硅钢片）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。可见，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之一。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。一实验目的1、掌握用示波器观察磁

2、滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法2、观察磁滞现象，加深对铁磁材料主要物理量（如矫顽力、剩磁和磁导率等）的理解。二实验原理（一）起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线铁磁材料（如铁、馍、钻和其他铁磁合金）具有独特的磁化性质。取一块未磁化的铁磁材料，譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，则钢圆环中的磁感应强度B随激励磁场强度H的变化如图1中oa段所示。这条曲线称为起始磁化曲线。继续增大磁化电流，即增加磁场强度H时，B上升很缓慢。如果H逐渐减小，则B也相应减小，但并不沿ao段下降，而是沿另一条曲线ab下降。B随H变化的全过程如下：当H按。一Hm一。一一Hc——Hm

3、一。一Hc-Hm的顺序变化时，B相应沿。一Bm一Br一。一一Bm一一B「一。一Bm的顺序变化。BBmHm88图1abcdefa,这条曲线称为磁滞回将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线线。从图1可以看出:8(1)当H=0时，B不为零，铁磁材料还保留一定值的磁感应强度Br,通常称Br为铁He,这个反向磁场强度He磁材料的剩磁。(2)要消除剩磁Br,使B降为零，必须加一个反方向磁场叫做该铁磁材料的矫顽磁力。(3)H上升到某一个值和下降到同一数值时，铁磁材料内的B值并不相同，即磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关。对于同一铁磁材料，若开始时不带磁性，依次选取磁化电流为11、I2>-Im

4、(l1

5、r到a,然后经一系列不闭合的回线收缩至原点在理论上，要消除剩磁Br,只需通一反方向磁化电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力就行。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。我们从磁滞回线得到启示：如果使铁磁材料磁化达到饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，以至于零，那么该材料得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3所示。当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁。(二)示波器显示样品磁滞回线的实验原理及电路只要设法使示波器X轴输入正比于被测样品中的H,使Y轴输出正比于样品的B,保持H和B为样品中的原有关系就可在示波器荧光

6、屏上如实地显示样品的磁滞回线。怎样才能使示波器的X轴输入正比于H,Y轴输入正比于B呢？图4为测试磁滞回线的8Ni、N2分别为原、副边匝数,Ri、R2为电原理图。L为被测样品的平均长度（虚线框）阻，C为电容。Uii2R2接示波器Y轴输入U2esUc88接示波器X轴输入图4当原边输入交流电压U；时就产生交变的磁化电流ii,由安培环路定律可算得磁场强度(2)uNiiiH=l又因iiUiRi(3)所以H=(?)UiNiRilR1Ui(4)由上式可知交变的H8Ui,加到示波器X轴的电压ui确能反映H。H样品中产生交变的磁感应强度B。假设被测样品的截面积S,穿过该截面的磁通4=B?S,由法拉第电磁感应

7、定律可知，在副线圈中将产生感应电动势ddBs=-N2=一N2sdtdt(5)由图4副边的回路方程式s=i2R2Uc(6)式中i2为副边电流，uc为电容C两端的电压。设i2向电容器C充电，在At时间内充88电量为Q,则此时电容两端的电压u「表示如下:cUc当我们选取足够的R2、C时，使uc小到与icR2相比可以略去不计时，（6）式简化为sFR2(8)又因12(9)88(i0)所以（8）式变为dUcuR2ccdt8dB根据电