實(shí)驗(yàn) 71 磁性材料B-H曲線

1、實(shí)驗(yàn)7.1磁性材料B-H特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理磁性材料自然界中的任何物質(zhì)均有磁性，故其處于磁場(chǎng)H中時(shí)，均或多或少地被磁化。假如用M表示體 積磁化強(qiáng)度（單位體積內(nèi)的磁矩），則M=X H, x為體積磁化率。我們可根據(jù)X的大小、符號(hào)及 其他特性，大體上將物質(zhì)磁性分成五種：1.逆磁性。此種磁性的X 0,即磁化強(qiáng)度M和磁化場(chǎng)H同向；其數(shù)值也很 小，約104左右，且與溫度T有關(guān)：多數(shù)服從居里外斯定律X =c / （T-6 P）,少數(shù)服從居里 定律x=/T。0 P為順磁居里點(diǎn)，在通常情況下，X和磁化場(chǎng)H無(wú)關(guān)。許多稀土和過渡族金屬的鹽類 表現(xiàn)出此種磁性；3.反鐵磁性。這種磁性的X和上述的順磁性相似，在較高溫度時(shí)服

2、從居里外斯定 律，x =c/ （T8 a）,不過6 a常為負(fù)值，并非真實(shí)的相變溫度。真實(shí)的相變溫度為6 N （稱為 耐爾點(diǎn)）,X在T6 N范圍內(nèi)為典型的順磁特性，而Te f時(shí)，此類物質(zhì)表現(xiàn)出典型的順磁性，X值也較低；但在Te f區(qū)間，x-T呈復(fù)雜的關(guān)系, 出現(xiàn)鐵磁性，X值與磁化場(chǎng)有關(guān)，其最大值因材料而異，在1 001 05范圍內(nèi)。稱相變點(diǎn)e f為鐵 磁居里點(diǎn)；5.亞鐵磁性。這是一種更為復(fù)雜的磁性，其宏觀行為極似于鐵磁性，只是此種磁性來(lái)源 于物體內(nèi)的大小不等但反向耦合的未抵消磁矩部分，故其M隨溫度T的變化更復(fù)雜。以上的五類磁 性中，前三種為弱磁性，后兩種為強(qiáng)磁性。原理介紹磁學(xué)量多數(shù)為導(dǎo)出量，例如

3、電流、電壓、作用力等可以直接測(cè)量，但磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度等必須 借助熱學(xué)的、電學(xué)的、光學(xué)的物理量測(cè)量結(jié)果推算出來(lái)。常用的且方便的方法是利用電磁感應(yīng)定律， 從測(cè)量的電學(xué)量推算出磁學(xué)量。我）。也根據(jù)法拉第定律，一個(gè)開路線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化時(shí)，其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓出。如dt即=-NSf 曲=-果線圈橫截面積S、匝數(shù)N均為定值，則出。對(duì)感應(yīng)電壓積分四）=_上膈）曲 則，則而山 O對(duì)線圈兩端感應(yīng)電壓進(jìn)行積分，有許多辦法和儀器。如沖 擊檢流計(jì)、磁通計(jì)、R-C積分器、電壓頻率變換數(shù)值積分器、 R-C有源積分器等等，近年用得比較普遍的是R-C有源積分 器?；镜腞-C有源積分器如圖(1)所示。圖(1)有源積分器基本

4、原理圖考慮到運(yùn)算放大器有很大的輸入阻抗和輸入端可看成“虛 地”的性質(zhì)，有如下關(guān)系。ei(t) = Rii(t) + h(t)dteo(t) = - J ii(t)dt若適當(dāng)選擇R、C的數(shù)值，滿足RC l/2nf, f為輸入信號(hào)頻率，貝島(。鋁零 Keo(t) R - 哀ej (t)dtKU J若5)=_譬=_仲警NS fNSeo(t)=而 dB(t) = ABIxC JIU即：RC = Nseo枳分H儀器構(gòu)成。52化裝置磁通變化率栓測(cè)最置磁場(chǎng)用檜測(cè)裝置99(2) B-H回線測(cè)儀圖(2)是根據(jù)法拉第感應(yīng)定律用有源積分器進(jìn) 行B-H磁滯回線測(cè)量的儀器框圖。其中函數(shù)發(fā)生 器和功率放大器給磁化裝置提供

5、隨時(shí)間變化的磁化 電流，磁通變化率檢測(cè)裝置(檢測(cè)線圈)將感應(yīng)電 壓e(t) =譬送給積分器,積分器輸出與磁通道e成正比的信號(hào)至X-Y記錄設(shè)備的Y輸入端。外加磁場(chǎng)測(cè)量裝置測(cè)出與磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)送至X-Y記 錄設(shè)備的X輸入端。于是記錄到0-H曲線。再通過0與B的關(guān)系算出B-H曲線。反饋網(wǎng)絡(luò)是為了 控制函數(shù)發(fā)生器的掃描速度在。變化劇烈區(qū)間，H變化緩慢些，以便記錄更精確。實(shí)驗(yàn)儀器電腦有源積分器線圈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理1、實(shí)心磁鐵測(cè)量實(shí)驗(yàn)中使用的磁鐵直徑2.7cm,線圈匝數(shù)10。則磁鐵面積S = 0.000572265m2，將實(shí)驗(yàn)中所得磁通量。除以11S得到磁感應(yīng)強(qiáng)度B,單位mT。將圖像平移，得到如下圖像:33

6、7.6179.7可以得到:剩磁耳=337.6mT矯頑力洪=-171.7kA/m最大磁能積(HB)m =15.74kTA/m2、磁環(huán)測(cè)量首先測(cè)量空線圈:擬合后可以得到斜率a = 0.325； a = n/zoS磁環(huán)外徑=3.1cm,內(nèi)徑=1.8cm,匝數(shù)200.；則總面積S=7.739786cm，；永磁體面積Sl=2.5434an2iH+n/sHSjJD 根據(jù)公式：耳 處理數(shù)據(jù)，將磁通轉(zhuǎn)化為磁感應(yīng)強(qiáng)度得到:, H HQ -0.314H + 0314 2 ?4H7.740.05B = CH+岫H& = 774 = 20I.2H單位分別為mWb、KA/m 作圖得到：很明顯，在測(cè)量后半段，數(shù)據(jù)發(fā)生了漂移，但是由于考慮第二象限，影響不是很大，因此得到:剩磁耳=820.9111T矯頑力洪=-178.5kA/m最大磁能積(HB)m = 50.012kTA/m思考題：如何利用B-H曲線算出內(nèi)稟矯頑力？答：利用公式B = /