大學(xué)物理磁滯回線

1、鐵磁材料的磁滯回線鐵磁材料的磁滯回線和基本磁化曲線和基本磁化曲線磁介質(zhì)及其分類磁介質(zhì)：磁場(chǎng)和實(shí)物物質(zhì)間總存在著相互作用，我們通常把與磁場(chǎng)有相互作用從而影響原磁場(chǎng)的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)。在此意義下，所有的物質(zhì)都可稱為磁介質(zhì)。磁介質(zhì)的磁化：磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)中的物質(zhì)的作用稱為磁化。當(dāng)有外磁場(chǎng)存在時(shí)，由于磁場(chǎng)與磁介質(zhì)的相互作用，磁介質(zhì)內(nèi)的分子磁矩沿著磁場(chǎng)（或相反方向）取向，從而產(chǎn)生一附加磁場(chǎng)，疊加在原磁場(chǎng)上?？偞趴偞鸥袕?qiáng)感強(qiáng)度度附加磁附加磁感強(qiáng)度感強(qiáng)度外加外加磁感磁感強(qiáng)度強(qiáng)度式中, r叫磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率,它隨磁介質(zhì)的種類和狀態(tài)的不同而不同。對(duì)真空， r=1。B0B 與與同向同向B0B r 1，順磁質(zhì)順磁質(zhì)( (

2、錳、鉻、鉑、氧、氮等錳、鉻、鉑、氧、氮等) )反向反向B0B 與與 B0BrB0Br 1，B0B 與與同向同向，鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)( (鐵、鈷、鎳等鐵、鈷、鎳等) )磁介質(zhì)磁介質(zhì) 本實(shí)驗(yàn)研究研究對(duì)象是鐵磁質(zhì)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識(shí)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(dòng)態(tài)磁化特性。2.測(cè)繪樣品的磁滯回線，比較其磁滯損耗大小。3.測(cè)定樣品的BS、S、Br、HD等參數(shù)。4.測(cè)定樣品的基本磁化曲線，作曲線。實(shí)驗(yàn)儀器TH-MHC磁滯回線實(shí)驗(yàn)儀樣品：EI型硅鋼片實(shí)驗(yàn)原理近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，鐵磁質(zhì)的磁性主要來源于電子近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，鐵磁質(zhì)的磁性主要來源于電子自旋磁矩。在沒有外磁場(chǎng)的條件下鐵磁質(zhì)中電子自自旋磁矩

3、。在沒有外磁場(chǎng)的條件下鐵磁質(zhì)中電子自旋磁矩可以在小范圍內(nèi)旋磁矩可以在小范圍內(nèi)“自發(fā)地自發(fā)地”排列起來，形成一排列起來，形成一個(gè)個(gè)小的個(gè)個(gè)小的“自發(fā)磁化區(qū)自發(fā)磁化區(qū)”磁疇。磁疇的大小、形磁疇。磁疇的大小、形狀不一，大致說來，每個(gè)磁疇約含狀不一，大致說來，每個(gè)磁疇約含 個(gè)原子。每個(gè)原子。每個(gè)磁疇都有一定的磁矩。個(gè)磁疇都有一定的磁矩。1510鐵磁物質(zhì)磁化過程示意圖3. 磁滯磁滯 有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。有剩磁、磁飽和及磁滯現(xiàn)象。BHH B1. 非線性非線性 B 和和H 不是線性關(guān)系。不是線性關(guān)系。 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 不是一個(gè)常量，它的值不僅決定于外磁不是一個(gè)常量，它的值不僅決定于外磁 場(chǎng)的強(qiáng)度，還決定

4、于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。場(chǎng)的強(qiáng)度，還決定于鐵磁質(zhì)樣品磁化的歷史。不成立不成立 2. 高高 值值 有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時(shí)可以使有很大的磁導(dǎo)率。放入線圈中時(shí)可以使磁場(chǎng)增強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng)102104倍。倍。磁磁 滯滯 回回 線線HD磁滯現(xiàn)象：磁滯現(xiàn)象：H 滯后于滯后于B 的變化的變化BrBSHS初始態(tài)為H=B=0的鐵磁材料，在交變磁場(chǎng)強(qiáng)度由弱到強(qiáng)依次進(jìn)行磁化，可以得到面積由小到大向外擴(kuò)張的一簇磁滯回線，這些磁滯回線頂點(diǎn)的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線 特點(diǎn)：磁導(dǎo)率大，矯頑力小，特點(diǎn)：磁導(dǎo)率大，矯頑力小， 磁滯回線窄。磁滯回線窄。特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大，接近特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大，接近 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度

5、，矯頑力飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，矯頑力 小，磁滯回線接近于矩形。小，磁滯回線接近于矩形。軟磁材料軟磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大，矯特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大，矯 頑力大，磁滯回線寬。頑力大，磁滯回線寬。應(yīng)用：硅鋼片，作變壓器的鐵應(yīng)用：硅鋼片，作變壓器的鐵 芯。鐵氧體（非金屬）芯。鐵氧體（非金屬） 作高頻線圈的磁芯材料。作高頻線圈的磁芯材料。應(yīng)用：作永久磁鐵，永磁喇叭應(yīng)用：作永久磁鐵，永磁喇叭應(yīng)用：作計(jì)算機(jī)中的記憶元件。應(yīng)用：作計(jì)算機(jī)中的記憶元件。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想：如果希望在示波器上顯示出被測(cè)鐵磁材料的磁滯回如果希望在示波器上顯示出被測(cè)鐵磁材料的磁滯回線，必須使輸入到

6、示波器線，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UxUx與磁與磁場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)強(qiáng)度H H成正比，同時(shí)使輸入到示波器成正比，同時(shí)使輸入到示波器y y偏轉(zhuǎn)板上的偏轉(zhuǎn)板上的電壓電壓UyUy與鐵磁材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與鐵磁材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B成正比。成正比。實(shí)驗(yàn)線路圖實(shí)驗(yàn)步驟1.線路連接（根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖接線）退磁示意圖 2.樣品退磁：使U從0增到最大，再將U從最大值降為0，其目的是消除剩磁。 3.觀察樣品磁滯回線 正常的磁滯回線使“U輸出”最大，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 畸變的磁滯回線可調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率及副值予以消除 4 取U1200mV

7、，R1=2.5，在示波器的熒光屏上調(diào)整出適合觀察的樣品1、2的磁滯回線，分別測(cè)定并計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)入表17.1中以備繪圖之用。5 調(diào)實(shí)驗(yàn)儀“U調(diào)節(jié)”旋鈕及信號(hào)源輸出旋鈕使U1較小，然后每隔10mV依次增大U1的輸出，用萬用表測(cè)定樣品2的一二十組不同U1值時(shí)的U2（B）值，結(jié)果記錄于表17.2中。注：如表格不夠長(zhǎng)自行補(bǔ)充注意事項(xiàng)u 樣品1和樣品2為尺寸（平均磁路長(zhǎng)度和截面積S）相同而磁性不同的兩只EI型鐵芯，兩者的勵(lì)磁繞組匝數(shù)N和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的測(cè)量繞組匝數(shù)n亦相同。 相關(guān)參數(shù)如下： N=50，n=150，L=60，S=802 ， R2=10.0K, C2=20 F u 為了方便比較，應(yīng)取兩樣品U1的大小相同，但電壓頻率可以不同。u用萬用表測(cè)電壓時(shí)，應(yīng)同時(shí)用示波器監(jiān)測(cè)磁滯回線，以保證U較大時(shí)圖形不出現(xiàn)畸變，但為得到較完整的磁化曲線，U又不宜太小。因此，為了取得滿意的實(shí)驗(yàn)效果，首先應(yīng)取一個(gè)合適的信號(hào)電壓U，可采用以下方法：（）先使屏幕上顯示出大小合適的磁滯回線圖形；（）使“U