2025年探究磁性材料磁滯特性的實驗研究

試驗名稱：用示波器觀測鐵磁材料的動態(tài)磁滯回線1、掌握磁滯、磁滯回線、磁化曲線、基本磁化曲線、矯頑力、剩磁、和磁導率的的概念3、根據(jù)磁滯回線測定鐵磁材料在某一頻率下的飽和磁感應強4、研究磁滯回線形狀與頻率的關系；并比較不一樣材料磁滯回線形狀。1.雙蹤示波器O動態(tài)法磁滯回線實驗儀DH4516CHZDH°杭州大華僅舞制西即限公司o三、試驗原理鐵磁性物質除了具有高的磁導率外，另一重要的特點就是磁滯。如下是有關磁1、飽和磁感應強度Bs、飽和磁場強度Hs和磁化曲線鐵磁材料未被磁化時，H和B均為零。這時若在鐵磁材料上加一種由小到大的磁化場，則鐵磁材料內(nèi)部的磁場強度H與磁感應強度B也隨之變大，其B-H變化曲線如圖1(OS)曲不隨H的增大而增大，此時，介質的磁化到達飽和。與S對應的Hs稱飽和磁場強度，對應的Bs稱飽和圖1磁性材料的磁化曲線圖2磁滯回線和磁化曲線當鐵磁質磁化到達飽和后，假如使H逐漸退到零，B也逐漸減小，但B的減小“跟不上”H的減小(B滯后于H)。即：其軌跡并不沿原曲線SO,而是沿另一曲線Sb下降。當H下降為零時等于B,闡明鐵磁物質中，當磁化場退為零后仍保留一定的磁性。這種現(xiàn)象叫磁要完全消除剩磁B,必須加反向磁場，當B=0時磁場的值H為鐵磁當反向磁場繼續(xù)增長，鐵磁質的磁化到達反向飽和。反向磁場減小到零，同樣出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象。不停地正向或反向緩慢變化磁場，磁化曲線成為一閉合曲線，這個閉合曲線稱為磁滯回線，如圖2所示。對于同一鐵磁材料，設開始時呈去磁狀態(tài)，依次選用磁化電流I、I?、....In,則對應的磁場強度為H?、H?、...H?,在每一磁化電流下反復互換電流方向(稱為磁鍛煉),即在每一種選定的磁場值下，使其方向反復發(fā)生幾次變化(如H?→-H?→H→-H..),這樣操作的成果，是在每一種電流下都將得到一條磁滯回線，最終，可得一組逐漸增大的磁滯回線。我們把原點0和各個磁滯回線的頂點a成的曲線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線，如圖3所示。圖3基本磁化曲線(二)運用示波器觀測鐵磁材料動態(tài)磁滯回線測量原理1、示波器顯示B—H曲線原理線路①提供使樣品磁化的可調(diào)強度的磁場(磁化場)②可跟蹤測量與磁化場有一一對應關系的樣品的磁感應強度③可定量顯示樣品的磁化過程一圖+磁滯回線的測量原理圖一一圖+磁滯回線的測量原理圖一圖4是運用示波器觀測鐵磁材料動態(tài)磁滯回線測量裝置原理圖：首先將待測的鐵磁物質制成一種環(huán)由它來跟蹤測量與磁化場有一一對應關系的樣品的磁感應強度；由示波器來定量如圖4,設L為環(huán)形樣品的平均磁路長度，若在線圈N中通過勵磁電流I時，此電流在樣品內(nèi)產(chǎn)生磁場，磁場強度H的大小根據(jù)安培環(huán)路定律：即：由(1)式可知，若將電壓UI輸入示波器X偏轉板時，示波器上任一時刻電子束在X軸的偏轉正比于磁場強度即：為了獲得與B有關聯(lián)的電壓數(shù)值(因示波器只接受電壓),在副線圈上串聯(lián)一種電阻R2與電容C,電阻R?由(2)式可知，若將電壓由(2)式可知，若將電壓Uc輸入示波器的Y偏轉板，示波器上任一時刻電子束在Y軸的偏轉正比于樣品2、示波器的定標Y軸每格代表多少B(T)。在示波器X偏轉板上Ux、Y偏轉板U可精確測量，且Ri、R?、C都為已知的原則元件的狀況下，設S.為示波器X軸的電壓敏捷度，X為水平方向的位移格數(shù)；Sr為示波器Y軸的電壓敏捷度，Y為垂直方向的位移格數(shù)；則：將(3)代入(1)、(2)得：(一)熟悉示波器并測量信號源輸出信號的周期1、試驗前準備①將“動態(tài)法磁滯回線試驗儀”頻率輸出調(diào)整為100Hz,幅度值適中；②示波器處在測量信號波形狀態(tài)，使示波器輝度適中；調(diào)整X、Y位移旋鈕使光點居中請在下圖中畫出信號源輸出信號的波形圖，并計算其周期：③用原則信號校準示波器X、Y軸敏捷度旋鈕，(注意：三個微調(diào)旋鈕逆時針旋究竟)請在下圖中畫出信號源輸出信號的波形圖，并計算其周期：(二)顯示和觀測兩種樣品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信號下的磁滯回線圖形1、試驗準備1)按圖4所示的原理線路檢查接線連接與否對的2)逆時針調(diào)整“幅度調(diào)整”旋鈕究竟，使信號輸出最小。3)調(diào)示波器顯示工作方式為X-Y方式。示波器X輸入為AC方式，測量采樣電阻Ri的電壓U?;示波器Y輸入為DC方式，測量積分電容的電壓U。4)接通示波器和DH4516C型動態(tài)磁滯回線試驗儀電源，合適調(diào)整示波器輝度及X、Y位移旋鈕使2、顯示和觀測兩種樣品的交流信號下的磁滯回線圖形(先測量樣品1)1)單調(diào)增長磁化電流，即緩慢順時針調(diào)整“幅度調(diào)整”旋鈕，使示波器顯示的磁化曲線上B值增長2)分別觀測頻率為25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz,不一樣頻率下的磁滯回線形狀(注意：由于鐵磁材料的磁化狀態(tài)與磁化歷史有關，磁滯回線又與其起始端點的磁化狀態(tài)有關。觀測每一頻率下的3)換樣品2反復上述過程1、(樣品1)磁滯回線形狀與信號頻率關系：2、(樣品2)磁滯回線形狀與信號頻率關系：3、樣品1、樣品2磁滯回線形狀比較：(三)測量樣品1、2的矯頑力、飽和磁感應強度Bs、飽和磁場強度Hs和磁滯回線(本試驗裝置使用交變電流，因此每個狀態(tài)都是通過充足的“磁鍛煉”,量矯頑力、飽和磁感應強度B、飽和磁場強度壓。表1(參數(shù)：L=0.130m,S=1.24×10?m2,N?=100T,N?=100TC=1.0×106F)12345678902、樣品1磁滯回線圖形3、樣品2測量數(shù)值登記表