1、用示波器测量铁磁材料的用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线磁化曲线和磁滞回线实验原理：实验原理： 一一 铁磁质的磁化特性：铁磁质的磁化特性： 1 1 铁磁质的相对磁导率铁磁质的相对磁导率 ，一般在，一般在 之间，有之间，有的可高达的可高达 。8104210101r2 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。有关。 将铁磁材料做成环状样品如图：电流将铁磁材料做成环状样品如图：电流I I从从0 0逐渐增加逐渐增加,H,H也也逐渐增加。逐渐增加。输入信号输入信号测量仪器测量仪器绕组线圈绕组线圈 当电流从当电流从0 0逐渐增加，
2、线圈中的磁场强度逐渐增加，线圈中的磁场强度H H也随之增加，也随之增加，这样就可以测出若干组这样就可以测出若干组B,HB,H值。以值。以H H为横坐标，为横坐标，B B为纵坐标，为纵坐标，画出画出B B随随H H的变化曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。的变化曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。当当H H增大到某一值后，增大到某一值后，B B几乎不再变化，这时铁磁材料的磁化状几乎不再变化，这时铁磁材料的磁化状态为磁饱和状态。此时的磁感应强度态为磁饱和状态。此时的磁感应强度B Bs s叫做饱和磁感应强度。叫做饱和磁感应强度。初始磁化曲线初始磁化曲线饱和磁感应强度饱和磁感应强度磁导率磁导率 与与H H的关
3、系曲线的关系曲线H HB B3 3 磁滞现象：磁滞现象： 铁磁材料的磁化过程是不可逆的。铁磁材料的磁化过程是不可逆的。反向减小反向减小H H到到0 0，则，则B B沿沿dede到到B Br r。H H按原方向增加经按原方向增加经efef到到H Hc c；继续增大继续增大H H，则，则B B沿沿fafa回到原来饱和状态。回到原来饱和状态。 abcdef当铁磁质达到饱和当铁磁质达到饱和后，减小后，减小H H，B B沿图沿图abab下降；当下降；当H=0H=0时时B BB Br r，称为剩磁。，称为剩磁。当当H HH Hc c时，时，B=0B=0，bcbc段是退磁曲线段是退磁曲线 H Hc c称为矫
4、顽力；反称为矫顽力；反向继续增大向继续增大H H，铁，铁磁质反向沿磁质反向沿cdcd段达段达到饱和；到饱和；-Hc-BrBr不同的铁磁质具有不同形状的磁滞回线，按矫顽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：力的大小，铁磁材料可分为：软磁材料：矫顽磁力很小软磁材料：矫顽磁力很小 ，适合于做变压器、，适合于做变压器、 电机中的铁芯等。电机中的铁芯等。 硬磁材料：矫顽磁力很大，常用做永磁体。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。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，可以用做矩磁材料：它的磁滞回线接近于矩形，可以用
5、做 “ “记忆记忆”元件。元件。 二二 实验原理：实验原理： 实验原理图实验原理图 可调变压器可调变压器可调变压器可调变压器输出范围输出范围0 0100100V V电源电源交流伏特表交流伏特表接地端接地端UxUy负极正极实验设计思想：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，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必须使输入到示波器X X偏转板上的电压偏转板上的电压U Ux x与磁场强度与磁场强度H H成成正比，同时使输入到示波器正比，同时使输入到示波器y y偏转板上的电压偏转板上的电压U Uy y与铁磁与铁磁材料中的磁感应强度材料中的磁感应强度B
6、 B成正比成正比)1.(11HNLRUx该式表明了在交变磁场下，任一时刻输入到示波器上的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电压降U Ux x与磁场强度与磁场强度H H 成正比。成正比。输入到示波器输入到示波器y y偏转板上的电压偏转板上的电压U Uy y: :11RIUx11ILNH HNLI11为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正比的成正比的Uy值，采用电阻值，采用电阻R2和电容和电容C组成的积分电路。组成的积分电路。R R1 1上的电压上的电压U Ux x（取（取R R1 1 远小于线圈远小于线圈N N1 1的阻抗）的阻抗）2线
7、圈线圈N1中交变磁场中交变磁场H在铁磁材料中产生交变的磁感应在铁磁材料中产生交变的磁感应强度强度B，因此在线圈，因此在线圈N2中产生感应电动势中产生感应电动势 ，其大小，其大小用公式（用公式（2）表示）表示dtdBSNdtd22（2）2是线圈是线圈N2中产生的感应电动势中产生的感应电动势22,SN分别是线圈分别是线圈N2的匝数和截面积的匝数和截面积fCR212222RI当当时，时，BCRSNdBCRSNdtdtdBCRSNUBy2202222该式表明示波器垂直偏转板上的电压，即电容两端的电该式表明示波器垂直偏转板上的电压，即电容两端的电压压UyUy是正比例于磁感应强度是正比例于磁感应强度B B
8、的。的。dtCRdtICCQUy22211电容电容C两端的电压：两端的电压：（2 2）代入（）代入（3 3）（3）（4）用示波器测量用示波器测量 ： yxUU ,电源开关辉度调节聚焦调节标尺亮度调节标尺亮度调节CH1通道的偏转因数旋钮CH1通道的偏转因数微调旋钮，测量时旋到CAL处CH1的位移调整旋钮CH2通道各旋钮功能与CH1相同 屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮的状态屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮的状态XYNorm或或CH1CH2ACACCALCAL定标：定标：a a点的坐标是点的坐标是),(yxnn格格2,3yxnn)(2 . 021 . 0),( 3 . 031 . 0VUVUy
9、x,11xULRNH yxnBBnHH00,yUSNCRB22从从Ux与与H，Uy与与B的关系式，可计算出的关系式，可计算出H，B的值的值所谓对示波器定标，就是用所谓对示波器定标，就是用H H0 0，B B0 0表示示波器上每大格对应表示示波器上每大格对应的磁场强度的磁场强度H H和磁感应强度和磁感应强度B B的值。有公式：的值。有公式：a(nx,ny)实验内容：实验内容：1 1、熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压；、熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压； 2 2、按照实验原理图正确连接线路，在确认调压器的输、按照实验原理图正确连接线路，在确认调压器的输出为出为0 0伏后，接
10、通电源；伏后，接通电源； 3 3、对被测样品退磁（将输出电压升至对被测样品退磁（将输出电压升至80V80V，再将电压，再将电压由由80V80V逐渐降到逐渐降到0 0V V）；）； 4 4、用、用80V80V时的磁滞回线对示波器时的磁滞回线对示波器H H轴、轴、B B轴进行定标轴进行定标（计算示波器上每格对应的（计算示波器上每格对应的H0H0，B0B0的值）。的值）。5 5、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的B B，H H值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和8080伏时的磁伏时的磁滞回线并计算滞回线并计算8080伏时伏时HmHm，BmBm，HcHc，BrBr的值。的值。谢 谢
