鐵磁材料的磁滯回線(1)

1、磁滯回線基本磁化曲線磁滯回線基本磁化曲線電磁學(xué)系列 7 鐵磁材料磁化的過程中，在從飽和鐵磁材料磁化的過程中，在從飽和點(diǎn)減小外磁場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)減小外磁場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度要高于初始磁化時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，它要高于初始磁化時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，它的減小要比磁場(chǎng)強(qiáng)度的降低的減小要比磁場(chǎng)強(qiáng)度的降低“緩慢緩慢”或者或者“滯后滯后” ” 。磁性材料的這種特。磁性材料的這種特性稱磁滯現(xiàn)象，所形成的閉合曲線稱性稱磁滯現(xiàn)象，所形成的閉合曲線稱為磁滯回線為磁滯回線。 一、實(shí)一、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 目目 的的1 1、認(rèn)識(shí)鐵磁材料的磁化規(guī)律，比較兩種典型的、認(rèn)識(shí)鐵磁材料的磁化規(guī)律，比較兩種典型的鐵磁物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁特性鐵磁物質(zhì)的

2、動(dòng)態(tài)磁特性 . .2 2、掌握磁滯、磁滯回線和磁化曲線的概念，加、掌握磁滯、磁滯回線和磁化曲線的概念，加深對(duì)鐵磁材料的剩磁、矯頑力、磁滯損耗及磁導(dǎo)深對(duì)鐵磁材料的剩磁、矯頑力、磁滯損耗及磁導(dǎo)率等主要物理量的理解率等主要物理量的理解. .測(cè)定樣品測(cè)定樣品Hm ,Bm ,Hc ,Br等參數(shù)。等參數(shù)。3 3測(cè)繪測(cè)繪 H H曲線及基本磁化曲線：曲線及基本磁化曲線：4 4測(cè)繪樣品的磁滯回線，估算其磁滯損耗。測(cè)繪樣品的磁滯回線，估算其磁滯損耗。二、實(shí)二、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 原原 理理 若在由電流產(chǎn)生的磁若在由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中放入鐵磁材料，鐵磁場(chǎng)中放入鐵磁材料，鐵磁材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度 H H和和磁感應(yīng)

3、強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 有以下關(guān)系有以下關(guān)系： 對(duì)鐵磁材料來說，磁導(dǎo)率對(duì)鐵磁材料來說，磁導(dǎo)率 不是一個(gè)常量，而是隨不是一個(gè)常量，而是隨H H的變化而改變的物理量，的變化而改變的物理量，即即 = =f(Hf(H）為非線性函數(shù)，為非線性函數(shù)，所以，所以，B B與與H H的關(guān)系也是非的關(guān)系也是非線性的。線性的。HB 鐵磁材料在反復(fù)磁化的過程中，鐵磁材料在反復(fù)磁化的過程中，H-BH-B之間的變化過程如圖所示之間的變化過程如圖所示, ,圖圖中的原點(diǎn)中的原點(diǎn)o o表示磁化前鐵磁材料處于表示磁化前鐵磁材料處于B=H=0B=H=0，當(dāng)磁場(chǎng)當(dāng)磁場(chǎng)H H從零開始增加時(shí)，磁從零開始增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B B隨之

4、緩慢上升，如線段隨之緩慢上升，如線段oaoa所所示，繼之示，繼之B B隨隨H H迅速增長(zhǎng)，如迅速增長(zhǎng)，如abab所示，所示，其后其后B B的增長(zhǎng)又趨緩慢，并當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)又趨緩慢，并當(dāng)H H增至增至H Hm m時(shí)，時(shí)，B B到達(dá)飽和值到達(dá)飽和值B Bm m，oabmoabm稱為起始磁稱為起始磁化曲線化曲線。oabmHBHmBm 當(dāng)磁場(chǎng)從當(dāng)磁場(chǎng)從H Hm m逐漸減小至零，逐漸減小至零，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B并不沿起始磁并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到化曲線恢復(fù)到“o”o”點(diǎn)，而是點(diǎn)，而是沿另一條新的曲線沿另一條新的曲線mrmr下降，下降，也減小，但也減小，但B B的變化滯后于的變化滯后于H H的變化，當(dāng)?shù)?/p>

5、變化，當(dāng)H=0H=0時(shí)，時(shí)，B B不為零，不為零，而保留剩磁而保留剩磁B Br r。mr0BrHB 當(dāng)磁場(chǎng)反向從當(dāng)磁場(chǎng)反向從o o逐漸逐漸變至變至- -H Hc c時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度度B B消失，說明要消除消失，說明要消除剩磁，必須施加反向磁剩磁，必須施加反向磁場(chǎng)，場(chǎng)， H Hc c 稱為矯頑，它的大稱為矯頑，它的大小反映鐵磁材料保持剩小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力，線段磁狀態(tài)的能力，線段rcrc稱為退磁曲線。稱為退磁曲線。 -HCrc0HB 圖還表明，當(dāng)磁場(chǎng)圖還表明，當(dāng)磁場(chǎng)按按H Hm m0-H0-Hc c-H-Hm m 0 H0 Hc c 次序變化，次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相應(yīng)

6、的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B則沿閉合曲線則沿閉合曲線mrcmmrcm r r c c m m變化，這一變化，這一閉合曲線稱為磁滯回閉合曲線稱為磁滯回線線。Hm-Hm0mrcmrcBH三、實(shí)三、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 方方 案案 E E待測(cè)樣品為型矽鋼片待測(cè)樣品為型矽鋼片 R R1 1為勵(lì)磁電流取樣電阻。為勵(lì)磁電流取樣電阻。 I I通過通過N N的交流勵(lì)磁電流的交流勵(lì)磁電流 N N為勵(lì)磁繞組為勵(lì)磁繞組 n n為用來測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度為用來測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B B而設(shè)置的繞組，而設(shè)置的繞組，ER1Nn nR2Cyx實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路樣品的磁化場(chǎng)強(qiáng)樣品的磁化場(chǎng)強(qiáng) ： L為樣品平均磁路。為樣品平均磁路。式中的式中的N N、L L、R

7、R1 1均為已知常數(shù)均為已知常數(shù)樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度 繞組繞組n n和和R R2 2、C C2 2電路給定，電路給定，S S為樣品繞組線的截面積為樣品繞組線的截面積綜上所述，將綜上所述，將U U1 1和和U U2 2分別加到示波器的分別加到示波器的“x x輸入輸入”和和“y y輸入輸入”便可觀察樣品的便可觀察樣品的B BH H曲線；如將曲線；如將U U1 1和和U U2 2加到測(cè)試儀的信號(hào)輸入端可測(cè)定樣品的飽和加到測(cè)試儀的信號(hào)輸入端可測(cè)定樣品的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B Bm m、剩磁剩磁B Br r、矯頑力矯頑力H Hc c、磁滯損耗磁滯損耗 BHBH以及磁導(dǎo)率以及磁導(dǎo)率 等參數(shù)

8、。等參數(shù)。 11ULRNH222UnSRCB 四、實(shí)四、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置 型磁滯回線實(shí)驗(yàn)儀、 微機(jī)型磁滯回線組合實(shí)驗(yàn)儀 FB310CFB310A五、實(shí)五、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 內(nèi)內(nèi) 容容操作指南1.電路連接。選樣品1按實(shí)驗(yàn)儀上所給的電路圖連接線路，令 ，“U選擇” 置于0位。 和 分別接示波器的“X輸入”和“Y輸入”。2.樣品退磁。3.觀察磁滯回線。令 ，調(diào)節(jié)示波器，出現(xiàn)磁滯回線。5 . 21R1U2UVU2 . 2操作指南（續(xù)1）4.觀察基本磁化曲線。對(duì)樣品進(jìn)行退磁，從U=0開始提高勵(lì)磁電壓，將在顯示屏上得到面積由小到大的一族磁滯回線。這些磁滯回線的頂點(diǎn)就是樣品的基本磁化曲線，長(zhǎng)余輝示波器，便可觀察

9、到該曲線的軌跡 。5.觀察比較樣品1和2的磁化性能。6.測(cè)繪曲線。接通實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀之間的連線。開啟電源，對(duì)樣品進(jìn)行退磁后，從U=0開始，逐檔提高勵(lì)磁電壓，依次測(cè)定10組H和B值。作曲線 操作指南（續(xù)2）7.令 測(cè)定樣品1的特性參數(shù)。8.取步驟7中的H和B的對(duì)應(yīng)值，用坐標(biāo)紙繪制B-H曲線，并估算曲線所圍面積（磁滯損耗）。 5 . 2,0 . 31RVU六、數(shù)據(jù)處理按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，記錄所需的數(shù)據(jù)，自己畫數(shù)據(jù)表格。作圖。測(cè)繪測(cè)繪 H H曲線及基本磁化曲線：曲線及基本磁化曲線： 接通實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀之間的連線。對(duì)樣品進(jìn)行如圖所示之接通實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀之間的連線。對(duì)樣品進(jìn)行如圖所示之退退磁磁，然后依此

10、測(cè)定，然后依此測(cè)定U=0.5U=0.5，1.01.0，1.21.2，1.53.0V1.53.0V時(shí)的十組時(shí)的十組H Hm m、B Bm m值，作值，作 H H曲線。曲線。電壓值電壓值V0.51.01.21.51.82.02.22.52.73.0F(Hz)F(Hz)Hc(A/m)Br(T)Br(T)Hm(A/m)Bm(T)Bm(T)BH樣品1電壓值電壓值V0.51.01.21.51.82.22.52.73.0F(Hz)F(Hz)Bm(T)Bm(T)Hm(A/m)Br(T)Br(T)Hr(A/m)BH樣品2B、測(cè)繪樣品的磁滯回線的數(shù)據(jù)表格測(cè)繪樣品的磁滯回線的數(shù)據(jù)表格 （不做）（不做）H Hc c= = ，B Br r= = ，B Bm m