實驗鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線

1、實驗鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線隱形專家 時間：2010-11-25 707次閱讀 【網(wǎng)友評論0條 我要評論】  收藏 新標(biāo)準(zhǔn)下15%液晶電視將退市未來2年將是LED照明產(chǎn)業(yè)重要投資時期淺析DSP設(shè)計的電磁兼容解決問題電源工程師的出路在哪里？LED反彈 晶電百元上游走 需求趨緩 明年面板年成長率僅9.78%透過亞運燈光照明 探求國產(chǎn)LED崛起之路離線型LED照明電源成主流電源網(wǎng)訊  鐵磁物質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的材料。鐵、鈷、鎳及其眾多合金以及含鐵的氧化物（鐵氧體）均屬鐵磁物質(zhì)。鐵磁材料的性能需通過相關(guān)曲線及有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了解，以便根據(jù)不同的需要合理地選取鐵磁材料。本

2、實驗主要學(xué)習(xí)鐵磁材料有關(guān)曲線的描繪方法及材料參數(shù)的測量方法。 一、實驗?zāi)康?、認(rèn)識鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律，比較兩種典型的鐵磁物質(zhì)的動態(tài)磁化特性。2、測定樣品的基本磁化曲線，作H曲線。3、測定樣品的Hc、Br、Hm、Bm和（HB）等參數(shù)。4、測繪樣品的磁滯回線，估算磁損耗。二、實驗原理鐵磁材料在外磁化場作用下可被強(qiáng)烈磁化，故磁導(dǎo)率很高。另一特征是磁滯，就是磁化場作用停止后，鐵磁物質(zhì)仍保留磁化狀態(tài)。用圖形表示鐵磁物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的曲線稱為磁滯回線，它可以通過實驗測得，如圖3.3-1所示。圖3.3-1  鐵磁材料磁滯回線圖當(dāng)磁化場H逐漸增加時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B將沿OM增加，M點對應(yīng)坐標(biāo)為（H

3、m、Bm），即當(dāng)H增大到Hm時、B達(dá)到飽和值Bm。OM稱為起始磁化曲線，如果將磁化場H減小，B并不沿原來的曲線原路返回，而是沿MR曲線下降，即使磁化場H減小到零時，B仍保留一定的數(shù)值Br，OR表示磁化場為零時的磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（Br）。當(dāng)反向磁化場達(dá)到某一數(shù)值時，磁感應(yīng)強(qiáng)度才降到零。強(qiáng)制磁感應(yīng)強(qiáng)度B降為零的外加磁化場的大小Hc，稱為矯頑力。當(dāng)反向繼續(xù)增加磁化場，反向磁感應(yīng)強(qiáng)度很快達(dá)到飽和  (Hm、Bm)點，再逐漸減小反向磁化場時，磁感應(yīng)強(qiáng)度又逐漸增大。圖3.3-1還表明，當(dāng)磁化場按HmOHc-HmO Hm次序變化時，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B則沿閉合曲線MRC M變化，這閉合

4、曲線稱為磁滯回線。由于鐵磁物質(zhì)處在周期性交變磁場中，鐵磁物質(zhì)周期性地被磁化，相應(yīng)的磁滯回線稱為交流磁滯回線，它最能反映在交變磁場作用下樣品內(nèi)部的磁狀態(tài)變化過程，磁滯回線所包圍的面積表示在鐵磁物質(zhì)通過一磁化循環(huán)中所消耗的能量，叫做磁滯損耗，在交流電器中應(yīng)盡量減小磁滯損耗。從鐵磁物質(zhì)的性質(zhì)和使用方面來說，它主要按矯頑力的大小分為軟磁材料和硬磁材料兩大類。軟磁材料矯頑力小，磁滯回線狹長，它所包圍的“面積”小，在交變磁場中磁滯損耗小，因此適用于電子設(shè)備中的各種電感元件、變壓器、鎮(zhèn)流器中的鐵芯等。硬磁材料的特點是矯頑力大，剩磁Br也大，這種材料的磁滯回線“肥胖”，磁滯特性非常顯著，制成永久磁鐵用于各種電

5、表、揚聲器中等，軟磁與硬磁材料的磁滯回線如圖3.3-2所示。應(yīng)該說明，當(dāng)初始狀態(tài)為H=B=0的鐵磁材料，在交變磁場強(qiáng)度由弱到強(qiáng)依 （a）軟磁材料磁滯回線           （b）硬磁材料的磁滯回線圖3.3-2軟、硬鐵磁材料磁滯回線比較次進(jìn)行磁化時，可以得到面積由小到大向外擴(kuò)張的一簇磁滯回線，如圖3.3-3所示，這些磁滯回線頂點的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線，由此可近似確定其磁導(dǎo)率= ，因為B與H非線性，故鐵磁材料的不是常數(shù)而要隨磁化場H而變化，如圖3.3-4所示，鐵磁材料的相對磁導(dǎo)

6、率可高達(dá)數(shù)千乃至數(shù)萬，這一特點是它用途廣泛的主要原因之一。 圖3.3-3  同一鐵磁材料的一簇磁滯回線        圖3.3-4  鐵磁材料與H關(guān)系曲線觀察和測量磁滯回線和基本磁化曲線的線路如圖3.3-5所示。待測樣品為EI型矽鋼片，N為勵磁繞組，n為用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B而設(shè)置的繞組。R1為圖3.3-5實驗線路圖勵磁電流取樣電阻，設(shè)通過N的交流勵磁電流為i1，根據(jù)安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強(qiáng) L為樣品的平均磁路長度（3.3-1）式中的N、L、R1均為已知常數(shù)，所以由U1可確定H。在交

7、變磁場下，樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度瞬時值B可由測量繞阻n和R2C電路求出，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，由于樣品中的磁通的變化，在測量線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為  S為樣品的截面積。如果忽略自感電動勢和電路損耗，則回路方程為  式中i2為次級線圈中的電流，U2為積分電容C兩端電壓，設(shè)在t時間內(nèi)i2向電容C的充電量為Q，則  如果選取足夠大的R2和C，使i2R2>> ，則近似有由兩式可得上式中C、R2、n、S均為已知常數(shù)，所以由U2可確定B。綜上所述，將圖3.3-5中的U1和U2分別加到示波器的“X輸入”和“Y輸入”端便可觀察到樣品的

8、BH曲線，如將U1和U2加到測試儀的信號輸入端可測定樣品的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm、剩磁Br、矯頑力Hc、磁滯損耗BH以及磁導(dǎo)率等參數(shù)。三、實驗儀器THMHC型智能磁滯回線測試儀（包括實驗儀、測試儀）。雙蹤示波器。四、實驗內(nèi)容及要求1、連接電路：選擇樣品1按實驗儀上所給的電路圖連接線路，并令R1=2.5，“U選擇”置于0位置。UH和UB（即U1和U2）分別接示波器的“X輸入”和“Y輸入”，插孔“”為公共端。2、樣品退磁：開啟實驗儀電源，對試樣進(jìn)行退磁，即順時針方向轉(zhuǎn)動“U選擇”旋鈕，令U從0增到3V，然后逆時針方向轉(zhuǎn)動旋鈕，將U從最大值降為0V，其目的是消除剩磁，確保樣品處于磁中性狀態(tài)，即B=H=0

9、。3、觀察磁滯回線：開啟示波器電源，令光點位于坐標(biāo)原點（0，0），令U=2.2V，并分別調(diào)節(jié)示波器X和Y軸的靈敏度，使顯示屏上出現(xiàn)圖形大小合適的磁滯回線。若圖形頂部出現(xiàn)編織狀的小環(huán)，這是因為U2和B的相位差等因素引起的畸變，可降低勵磁電壓U予以消除。4、觀察基本磁化曲線，按步驟2對樣品進(jìn)行退磁，從U=0開始，逐檔提高勵磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大一個套一個的一簇磁滯回線。這些磁滯回線頂點的連線就是樣品的基本磁化曲線，借助長余輝示波器便可觀察到該曲線的軌跡。5、觀察和比較樣品1和樣品2的磁化性能。6、測繪H曲線：仔細(xì)閱讀測試儀的使用說明，接通實驗儀和測試儀之間的連線。開啟電源，對樣品進(jìn)行退磁后，依