實(shí)驗(yàn)九磁滯曲線

1、實(shí)驗(yàn)九磁滯曲線 系級(jí)：電機(jī)一B89901134蘇漢毅B89901021楊英哲一、 目的測(cè)定軟鐵及鋼鐵的磁滯曲線。二、 原理將鐵磁性物質(zhì)置於一外加磁場(chǎng)下，當(dāng)外加磁場(chǎng)由零(a點(diǎn))逐漸增大時(shí)，鐵磁性物質(zhì)之感應(yīng)磁場(chǎng)也隨之增大，當(dāng)外加磁場(chǎng)增大到某一程度後，無論磁場(chǎng)再如何增大，鐵磁性物質(zhì)感應(yīng)的磁場(chǎng)也不再增大，此即達(dá)到飽和(b點(diǎn))，此時(shí)，再逐漸減小外加磁場(chǎng)，則鐵磁性物質(zhì)之感應(yīng)磁場(chǎng)亦隨之減小但減小較慢，並不沿原磁化曲線ab返回，而是沿另一曲線bc變化，直到外加磁場(chǎng)降為零，而鐵磁性物質(zhì)仍保有磁性，此即磁滯現(xiàn)象，而此點(diǎn)(c點(diǎn))之場(chǎng)強(qiáng)度則稱為該物質(zhì)之頑磁。再通反向之磁場(chǎng)並漸加大，當(dāng)鐵磁物質(zhì)之磁性為時(shí)(d點(diǎn))之外加磁

2、場(chǎng)大小即為此物質(zhì)之抗磁力或矯頑力，或稱之為抗磁場(chǎng)強(qiáng)度，相同於正向之外加磁場(chǎng)之效應(yīng)，反向磁場(chǎng)大到某一程度，鐵磁性物質(zhì)磁化強(qiáng)度亦會(huì)達(dá)到飽和(e點(diǎn))，減小反向場(chǎng)至零場(chǎng)(f點(diǎn))，鐵磁性物質(zhì)仍具有磁性，再通以正向磁場(chǎng)，磁化曲線會(huì)沿曲線fgb到達(dá)b點(diǎn)而成一個(gè)封閉曲線，此封閉曲線即稱為磁滯曲線。將鐵磁性物質(zhì)放大，則會(huì)看到如圖二之圖樣，圖中箭頭所在之一個(gè)區(qū)域，稱之為磁域或鐵磁疇，而箭頭之方向?yàn)榇舜庞虼呕姆较?，每個(gè)磁域內(nèi)電子磁矩方向大致相同，但外加一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，電子磁矩會(huì)受一個(gè)力矩而試圖轉(zhuǎn)到與外加磁場(chǎng)平行之方向上，但由於在磁域中，電子磁矩仍傾向於與其鄰近電子磁矩同方向，故大部分的電子磁矩會(huì)抗此一力矩，然而磁域與

3、磁域相連接之邊界上，由於受外加磁場(chǎng)方向的域則會(huì)逐漸減小，當(dāng)外加場(chǎng)大到某一種程度時(shí)，則整個(gè)材料會(huì)利下一個(gè)磁矩方向平行於外磁場(chǎng)磁域，此時(shí)，就是飽和了，但這整個(gè)過程並不可逆，因?yàn)楫?dāng)外加磁場(chǎng)逐漸減小時(shí)，只有份的域恢復(fù)任意之方向，仍留下一些較具優(yōu)勢(shì)之磁域，其磁化方向和原外加磁場(chǎng)相同，所以留下磁性，此即磁滯的現(xiàn)象，而此材料則成為永久磁鐵，若施以反向磁場(chǎng)，則可消去之，當(dāng)然再逐漸加大反向磁場(chǎng)，亦會(huì)有相同於正向磁場(chǎng)之效應(yīng)，只是磁化方向相反而已。三、 儀器交流電供應(yīng)器、直流電源供應(yīng)器電流、電流計(jì)、磁力計(jì)、換向器、螺線管兩個(gè)、電線若干條、待測(cè)軟鐵及鋼鐵。四、 步驟1. 利用交流電去磁取一螺線管接上交流電源無應(yīng)器及電

4、流計(jì)，再將待去磁之物體插入將交流電源供應(yīng)器上電壓逐漸增大，再減小至零點(diǎn)，則成去磁2. 磁滯曲線之測(cè)量取兩螺線管置於架上，與指針等距並垂直，兩螺線管電流方向須相反將換向器調(diào)至ON，打開直流電源供應(yīng)器，電流不超過2A，調(diào)螺線管使指針不動(dòng)關(guān)掉電流，將待測(cè)物置於其中一個(gè)螺線管中，若指針偏轉(zhuǎn)則要去磁後再放置每次增大電流，記指針偏轉(zhuǎn)角度，增大電流至角度不再改變，則達(dá)飽和達(dá)飽和後，每次減小電流，記偏轉(zhuǎn)角度，0A時(shí)調(diào)換向器至另一ON處每次增大電流，記指針偏轉(zhuǎn)角度，增大電流至角度不再改變，則達(dá)飽和達(dá)飽和後，每次減小電流，記偏轉(zhuǎn)角度，0A時(shí)調(diào)換向器至另一ON處每次增大電流，記指針偏轉(zhuǎn)角度，增大電流至角度不再改變，

5、則達(dá)飽和將所得的偏轉(zhuǎn)角度換算成正切，繪製tan與電流I的圖形，就可得磁滯曲線五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 軟鐵棒電流(安培)0角度(度)0電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)0角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)0角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)2. 鋼鐵棒電流(安培)0角度(度)0電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)0角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)0角度(度)電流(安培)角度(度)電流(安培)角度(度)六、 思考問題1. 磁性物質(zhì)為什麼會(huì)有磁性？物質(zhì)的磁性和電子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，在

6、原子內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生了電流並形成了磁偶極矩而產(chǎn)生磁場(chǎng)，然而因?yàn)椴煌奈镔|(zhì)中，其電子排列不同。使得物質(zhì)在外在磁場(chǎng)下所產(chǎn)生的磁性反應(yīng)具有相當(dāng)大的差異。(1) 鐵磁性物質(zhì)(Fe.Co.Ni.Gd.Dy及其合金或氧化物)在鐵磁性物質(zhì)中每一個(gè)原子皆有磁矩，且相鄰原子的磁矩會(huì)彼此平行排列而形成磁域，但不同的磁域的方向不同，當(dāng)外加一磁場(chǎng)時(shí)，所有的磁域會(huì)儘量與外加磁場(chǎng)同向，而在兩端形成N極和S極，即被磁化成磁鐵(2) 順磁性物質(zhì)(Al.Cr.K.Mn.Mg)順磁性物質(zhì)中 ，原子或離子具有磁矩，然而它們之間的交互作用很弱;在外加磁場(chǎng)時(shí)，磁矩的排列雖傾向於和外加磁場(chǎng)同向，但此效果卻受到熱擾動(dòng)抵消，故物質(zhì)只會(huì)受到磁

7、鐵輕微吸引(3) 抗磁性物質(zhì)(Cu.Ag.Pb.Zn)抗磁性物質(zhì)中沒有淨(jìng)磁矩，當(dāng)外加磁場(chǎng)時(shí)， 物質(zhì)產(chǎn)生一微弱感應(yīng)磁場(chǎng)以抵抗原外加磁場(chǎng)，故物質(zhì)會(huì)被磁鐵輕微排斥2. 在實(shí)驗(yàn)過程中，若電流一下加的太大，有何影響？原因?yàn)楹?？若電流一下加的太大，則待測(cè)物質(zhì)會(huì)有較多磁域的電子磁矩方向相同，若再調(diào)小，則較不易恢復(fù)原本的情形，而會(huì)具有較大的磁性。3. 在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)每增大安培電流所停留的時(shí)間相差較大時(shí)，會(huì)有何現(xiàn)象產(chǎn)生？原因?yàn)楹危棵吭龃蟀才嚯娏魉Ａ舻臅r(shí)間愈長(zhǎng)時(shí)，則待測(cè)物質(zhì)較停留時(shí)間愈短者易達(dá)到平衡，所測(cè)得的磁場(chǎng)大小會(huì)較大，所以若每增大安培電流時(shí)，所停留的時(shí)間維持一定並夠長(zhǎng)，所得的磁滯曲線會(huì)較正確。七、 誤差討論1. 由於指針和刻度有一段距離，所以若在讀取讀數(shù)時(shí)，沒有從正上方讀取，則會(huì)有較