用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
实验原理: 一 铁磁质的磁化特性: 1 铁磁质的相对磁导率 ,一般在 之间,有的可高达 。 2 铁磁材料的磁导率不是常数,而是与磁化条件和磁化历史有关。 将铁磁材料做成环状样品如图:电流I从0逐渐增加,H也逐渐增加。 绕组线圈 测量仪器 输入信号
饱和磁感应强度 初始磁化曲线 当电流从0逐渐增加,线圈中的磁场强度H也随之增加,这样就可以测出若干组B,H值。以H为横坐标,B为纵坐标,画出B随H的变化曲线,这条曲线称为初始磁化曲线。当H增大到某一值后,B几乎不再变化,这时铁磁材料的磁化状态为磁饱和状态。此时的磁感应强度Bs叫做饱和磁感应强度。
磁导率 与H的关系曲线
3 磁滞现象: 铁磁材料的磁化过程是不可逆的。 当铁磁质达到饱和后,减小H,B沿图ab下降;当H=0时B=Br,称为剩磁。当H=Hc时,B=0,bc段是退磁曲线 Hc称为矫顽力;反向继续增大H,铁磁质反向沿cd段达到饱和; Br -Hc -Br 反向减小H到0,则B沿de到-Br。H按原方向增加经ef到Hc;继续增大H,则B沿fa回到原来饱和状态。
不同的铁磁质具有不同形状的磁滞回线,按矫顽力的大小,铁磁材料可分为: 软磁材料:矫顽磁力很小 ,适合于做变压器、 电机中的铁芯等。 硬磁材料:矫顽磁力很大,常用做永磁体。 常用在电表、收音机、扬声器中。 矩磁材料:它的磁滞回线接近于矩形,可以用做 “记忆”元件。
接地端 二 实验原理: 输出范围0~100V 交流伏特表 实验原理图 可调变压器 可调变压器 电源 Ux Uy 负极 正极
实验设计思想: 如果希望在示波器上显示出被测铁磁材料的磁滞回线,必须使输入到示波器X偏转板上的电压Ux与磁场强度H成正比,同时使输入到示波器y偏转板上的电压Uy与铁磁材料中的磁感应强度B成正比 R1上的电压Ux(取R1 远小于线圈N1的阻抗) 该式表明了在交变磁场下,任一时刻输入到示波器上的电压降Ux与磁场强度H 成正比。 输入到示波器y偏转板上的电压Uy: 为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正比的Uy值,采用电阻R2和电容C组成的积分电路。
线圈N1中交变磁场H在铁磁材料中产生交变的磁感应强度B,因此在线圈N2中产生感应电动势 ,其大小用公式(2)表示 当 时,
电容C两端的电压: (3) (2)代入(3) (4) 该式表明示波器垂直偏转板上的电压,即电容两端的电压Uy是正比例于磁感应强度B的。
用示波器测量 : 电源开关 辉度调节 聚焦调节 标尺亮度调节
CH1通道的偏转因数微调旋钮,测量时旋到CAL处 CH2通道各旋钮功能与CH1相同 CH1的位移调整旋钮 CH1通道的偏转因数旋钮
X-Y Norm或CH1 CAL CH2 AC 屏幕上显示磁滞回线时,示波器各旋钮的状态
a(nx,ny) 定标:a点的坐标是 从Ux与H,Uy与B的关系式,可计算出H,B的值 所谓对示波器定标,就是用H0,B0表示示波器上每大格对应的磁场强度H和磁感应强度B的值。有公式:
实验内容: 1、熟悉示波器各旋钮的作用,学会用示波器测量电压; 2、按照实验原理图正确连接线路,在确认调压器的输出为0伏后,接通电源; 3、对被测样品退磁(将输出电压升至80V,再将电压由80V逐渐降到0V); 4、用80V时的磁滞回线对示波器H轴、B轴进行定标(计算示波器上每格对应的H0,B0的值)。 5、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的B,H值,并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和80伏时的磁滞回线并计算80伏时Hm,Bm,Hc,Br的值。
谢 谢