用示波器測量鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線

1、用示波器測量鐵磁材料的用示波器測量鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線磁化曲線和磁滯回線實驗原理：實驗原理： 一一 鐵磁質(zhì)的磁化特性：鐵磁質(zhì)的磁化特性： 1 1 鐵磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率鐵磁質(zhì)的相對磁導(dǎo)率 ，一般在，一般在 之間，有之間，有的可高達(dá)的可高達(dá) 。8104210101r2 2 鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，而是與磁化條件和磁化歷史鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，而是與磁化條件和磁化歷史有關(guān)。有關(guān)。 將鐵磁材料做成環(huán)狀樣品如圖：電流將鐵磁材料做成環(huán)狀樣品如圖：電流I I從從0 0逐漸增加逐漸增加,H,H也也逐漸增加。逐漸增加。輸入信號輸入信號測量儀器測量儀器繞組線圈繞組線圈 當(dāng)電流從當(dāng)電流從0 0逐漸增加，

2、線圈中的磁場強度逐漸增加，線圈中的磁場強度H H也隨之增加，也隨之增加，這樣就可以測出若干組這樣就可以測出若干組B,HB,H值。以值。以H H為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，B B為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，畫出畫出B B隨隨H H的變化曲線，這條曲線稱為初始磁化曲線。的變化曲線，這條曲線稱為初始磁化曲線。當(dāng)當(dāng)H H增大到某一值后，增大到某一值后，B B幾乎不再變化，這時鐵磁材料的磁化狀幾乎不再變化，這時鐵磁材料的磁化狀態(tài)為磁飽和狀態(tài)。此時的磁感應(yīng)強度態(tài)為磁飽和狀態(tài)。此時的磁感應(yīng)強度B Bs s叫做飽和磁感應(yīng)強度。叫做飽和磁感應(yīng)強度。初始磁化曲線初始磁化曲線飽和磁感應(yīng)強度飽和磁感應(yīng)強度磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 與與H H的關(guān)

3、系曲線的關(guān)系曲線H HB B3 3 磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象： 鐵磁材料的磁化過程是不可逆的。鐵磁材料的磁化過程是不可逆的。反向減小反向減小H H到到0 0，則，則B B沿沿dede到到B Br r。H H按原方向增加經(jīng)按原方向增加經(jīng)efef到到H Hc c；繼續(xù)增大繼續(xù)增大H H，則，則B B沿沿fafa回到原來飽和狀態(tài)?；氐皆瓉盹柡蜖顟B(tài)。 abcdef當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到飽和當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到飽和后，減小后，減小H H，B B沿圖沿圖abab下降；當(dāng)下降；當(dāng)H=0H=0時時B BB Br r，稱為剩磁。，稱為剩磁。當(dāng)當(dāng)H HH Hc c時，時，B=0B=0，bcbc段是退磁曲線段是退磁曲線 H Hc c稱為矯

4、頑力；反稱為矯頑力；反向繼續(xù)增大向繼續(xù)增大H H，鐵，鐵磁質(zhì)反向沿磁質(zhì)反向沿cdcd段達(dá)段達(dá)到飽和；到飽和；-Hc-BrBr不同的鐵磁質(zhì)具有不同形狀的磁滯回線，按矯頑不同的鐵磁質(zhì)具有不同形狀的磁滯回線，按矯頑力的大小，鐵磁材料可分為：力的大小，鐵磁材料可分為：軟磁材料：矯頑磁力很小軟磁材料：矯頑磁力很小 ，適合于做變壓器、，適合于做變壓器、 電機中的鐵芯等。電機中的鐵芯等。 硬磁材料：矯頑磁力很大，常用做永磁體。硬磁材料：矯頑磁力很大，常用做永磁體。 常用在電表、收音機、揚聲器中。常用在電表、收音機、揚聲器中。 矩磁材料：它的磁滯回線接近于矩形，可以用做矩磁材料：它的磁滯回線接近于矩形，可以用

5、做 “ “記憶記憶”元件。元件。 二二 實驗原理：實驗原理： 實驗原理圖實驗原理圖 可調(diào)變壓器可調(diào)變壓器可調(diào)變壓器可調(diào)變壓器輸出范圍輸出范圍0 0100100V V電源電源交流伏特表交流伏特表接地端接地端UxUy負(fù)極正極實驗設(shè)計思想：實驗設(shè)計思想：如果希望在示波器上顯示出被測鐵磁材料的磁滯回線，如果希望在示波器上顯示出被測鐵磁材料的磁滯回線，必須使輸入到示波器必須使輸入到示波器X X偏轉(zhuǎn)板上的電壓偏轉(zhuǎn)板上的電壓U Ux x與磁場強度與磁場強度H H成成正比，同時使輸入到示波器正比，同時使輸入到示波器y y偏轉(zhuǎn)板上的電壓偏轉(zhuǎn)板上的電壓U Uy y與鐵磁與鐵磁材料中的磁感應(yīng)強度材料中的磁感應(yīng)強度B

6、 B成正比成正比)1.(11HNLRUx該式表明了在交變磁場下，任一時刻輸入到示波器上的該式表明了在交變磁場下，任一時刻輸入到示波器上的電壓降電壓降U Ux x與磁場強度與磁場強度H H 成正比。成正比。輸入到示波器輸入到示波器y y偏轉(zhuǎn)板上的電壓偏轉(zhuǎn)板上的電壓U Uy y: :11RIUx11ILNH HNLI11為了得到和鐵磁材料中的瞬時磁感應(yīng)強度為了得到和鐵磁材料中的瞬時磁感應(yīng)強度B成正比的成正比的Uy值，采用電阻值，采用電阻R2和電容和電容C組成的積分電路。組成的積分電路。R R1 1上的電壓上的電壓U Ux x（?。ㄈ R1 1 遠(yuǎn)小于線圈遠(yuǎn)小于線圈N N1 1的阻抗）的阻抗）2線

7、圈線圈N1中交變磁場中交變磁場H在鐵磁材料中產(chǎn)生交變的磁感應(yīng)在鐵磁材料中產(chǎn)生交變的磁感應(yīng)強度強度B，因此在線圈，因此在線圈N2中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ，其大小，其大小用公式（用公式（2）表示）表示dtdBSNdtd22（2）2是線圈是線圈N2中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢22,SN分別是線圈分別是線圈N2的匝數(shù)和截面積的匝數(shù)和截面積fCR212222RI當(dāng)當(dāng)時，時，BCRSNdBCRSNdtdtdBCRSNUBy2202222該式表明示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓，即電容兩端的電該式表明示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓，即電容兩端的電壓壓UyUy是正比例于磁感應(yīng)強度是正比例于磁感應(yīng)強度B B

8、的。的。dtCRdtICCQUy22211電容電容C兩端的電壓：兩端的電壓：（2 2）代入（）代入（3 3）（3）（4）用示波器測量用示波器測量 ： yxUU ,電源開關(guān)輝度調(diào)節(jié)聚焦調(diào)節(jié)標(biāo)尺亮度調(diào)節(jié)標(biāo)尺亮度調(diào)節(jié)CH1通道的偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕CH1通道的偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)旋鈕，測量時旋到CAL處CH1的位移調(diào)整旋鈕CH2通道各旋鈕功能與CH1相同 屏幕上顯示磁滯回線時，示波器各旋鈕的狀態(tài)屏幕上顯示磁滯回線時，示波器各旋鈕的狀態(tài)XYNorm或或CH1CH2ACACCALCAL定標(biāo)：定標(biāo)：a a點的坐標(biāo)是點的坐標(biāo)是),(yxnn格格2,3yxnn)(2 . 021 . 0),( 3 . 031 . 0VUVUy

9、x,11xULRNH yxnBBnHH00,yUSNCRB22從從Ux與與H，Uy與與B的關(guān)系式，可計算出的關(guān)系式，可計算出H，B的值的值所謂對示波器定標(biāo)，就是用所謂對示波器定標(biāo)，就是用H H0 0，B B0 0表示示波器上每大格對應(yīng)表示示波器上每大格對應(yīng)的磁場強度的磁場強度H H和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度B B的值。有公式：的值。有公式：a(nx,ny)實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：1 1、熟悉示波器各旋鈕的作用，學(xué)會用示波器測量電壓；、熟悉示波器各旋鈕的作用，學(xué)會用示波器測量電壓； 2 2、按照實驗原理圖正確連接線路，在確認(rèn)調(diào)壓器的輸、按照實驗原理圖正確連接線路，在確認(rèn)調(diào)壓器的輸出為出為0 0伏后，接通電源；伏后，接通電源； 3 3、對被測樣品退磁（將輸出電壓升至對被測樣品退磁（將輸出電壓升至80V80V，再將電壓，再將電壓由由80V80V逐漸降到逐漸降到0 0V V）；）； 4 4、用、用80V80V時的磁滯回線對示波器時的磁滯回線對示波器H H軸、軸、B B軸進(jìn)行定標(biāo)軸進(jìn)行定標(biāo)（計算示波器上每格對應(yīng)的（計算示波器上每格對應(yīng)的H0H0，B0B0的值）。的