2016磁滯回線的測(cè)量(實(shí)驗(yàn)報(bào)告)

《用示波器觀測(cè)鐵磁材料的動(dòng)態(tài)磁滯回線》石家莊鐵道大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心第2頁共10頁石家莊鐵道大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心第4頁共10頁實(shí)驗(yàn)名稱：用示波器觀測(cè)鐵磁材料的動(dòng)態(tài)磁滯回線評(píng)分姓名 學(xué)號(hào)班級(jí)評(píng)分桌號(hào) 教室基礎(chǔ)教學(xué)樓1101實(shí)驗(yàn)日期2016年 月日節(jié)此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教材沒有相應(yīng)內(nèi)容，請(qǐng)做實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)報(bào)告！并攜帶計(jì)算器，否則實(shí)驗(yàn)無法按時(shí)完成！此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教材沒有相應(yīng)內(nèi)容，請(qǐng)做實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)報(bào)告！并攜帶計(jì)算器，否則實(shí)驗(yàn)無法按時(shí)完成！一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、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(dǎo)率的的概念。2、學(xué)會(huì)用示波法測(cè)繪基本磁化曲線和動(dòng)態(tài)磁滯回線。3、根據(jù)磁滯回線測(cè)定鐵磁材料在某一頻率下的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs、剩磁Br和矯頑力Hc的數(shù)值。4、研究磁滯回線形狀與頻率的關(guān)系；并比較不同材料磁滯回線形狀。二、實(shí)驗(yàn)儀器雙蹤示波器DH4516C型磁滯回線測(cè)量?jī)x三、實(shí)驗(yàn)原理（一）鐵磁物質(zhì)的磁滯現(xiàn)象鐵磁性物質(zhì)除了具有高的磁導(dǎo)率外，另一重要的特點(diǎn)就是磁滯。以下是關(guān)于磁滯的幾個(gè)重要概念1、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS、飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度HS和磁化曲線鐵磁材料未被磁化時(shí)，H和B均為零。這時(shí)若在鐵磁材料上加一個(gè)由小到大的磁化場(chǎng)，則鐵磁材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B也隨之變大，其B-H變化曲線如圖1（OS）曲線所示。到S后，B幾乎不隨H的增大而增大，此時(shí)，介質(zhì)的磁化達(dá)到飽和。與S對(duì)應(yīng)的HS稱飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度，相應(yīng)的BS稱飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們稱曲線OS為磁性材料的磁化曲線。圖1磁性材料的磁化曲線圖2磁滯回線和磁化曲線2、磁滯現(xiàn)象、剩磁、矯頑力、磁滯回線當(dāng)鐵磁質(zhì)磁化達(dá)到飽和后，如果使H逐步退到零，B也逐漸減小，但B的減小“跟不上”H的減?。˙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(dāng)H下降為零時(shí)，B不為零，而是等于Br，說明鐵磁物質(zhì)中，當(dāng)磁化場(chǎng)退為零后仍保留一定的磁性。這種現(xiàn)象叫磁滯現(xiàn)象，Br叫剩磁。若要完全消除剩磁Br，必須加反向磁場(chǎng)，當(dāng)與電容C，電阻R2與電容C構(gòu)成一個(gè)積分電路，此時(shí)ε=iR2+Uc(i為感生電流，Uc為積分電容兩端電壓)，適當(dāng)選擇R2與電容C，使R2則電容兩端的電壓Uc為：Uc=(2)由（2）式可知，若將電壓Uc輸入示波器的Y偏轉(zhuǎn)板，示波器上任一時(shí)刻電子束在Y軸的偏轉(zhuǎn)正比于樣品中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。這樣，當(dāng)示波器處于X-Y狀態(tài)，X偏轉(zhuǎn)板接U1，Y偏轉(zhuǎn)板接Uc，示波器屏上即可顯示磁化過程。2、示波器的定標(biāo)為了定量研究磁化曲線、磁滯回線，必須對(duì)示波器定標(biāo)。即：確定示波器的X軸的每格代表多少H值(A/m)，Y軸每格代表多少B(T)。在示波器X偏轉(zhuǎn)板上UX、Y偏轉(zhuǎn)板UY可準(zhǔn)確測(cè)量，且R1、R2、C都為已知的標(biāo)準(zhǔn)元件的情況下，設(shè)Sx為示波器X軸的電壓靈敏度,X為水平方向的位移格數(shù)；SY為示波器Y軸的電壓靈敏度，Y為垂直方向的位移格數(shù)；則：UX=SxX；UY=SYY(3)將（3）代入（1）、（2）得：H=(4)B=(5)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)熟悉示波器并測(cè)量信號(hào)源輸出信號(hào)的周期1、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備①將“動(dòng)態(tài)法磁滯回線實(shí)驗(yàn)儀”頻率輸出調(diào)節(jié)為100Hz，幅度值適中；②示波器處于測(cè)量信號(hào)波形狀態(tài)，使示波器輝度適中；調(diào)節(jié)X、Y位移旋鈕使光點(diǎn)居中③用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)校準(zhǔn)示波器X、Y軸靈敏度旋鈕，（注意：三個(gè)微調(diào)旋鈕逆時(shí)針旋到底）請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出信號(hào)源輸出信號(hào)的波形圖，并計(jì)算其周期：(二)顯示和觀察兩種樣品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信號(hào)下的磁滯回線圖形1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1）按圖4所示的原理線路檢查接線連接是否正確2）逆時(shí)針調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕到底，使信號(hào)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(cè)量采樣電阻R1的電壓U1；示波器Y輸入為DC方式，測(cè)量積分電容的電壓Uc。4）接通示波器和DH4516C型動(dòng)態(tài)磁滯回線實(shí)驗(yàn)儀電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器輝度及X、Y位移旋鈕使光點(diǎn)居中。2、顯示和觀察兩種樣品的交流信號(hào)下的磁滯回線圖形（先測(cè)量樣品1）1）單調(diào)增加磁化電流，即緩慢順時(shí)針調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕，使示波器顯示的磁化曲線上B值增加緩慢，達(dá)到飽和。改變示波器上X、Y軸的靈敏度,調(diào)節(jié)R1、R2的大小，使示波器顯示出典型美觀的磁滯回線圖形。2）分別觀測(cè)頻率為25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz，不同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(guān)，磁滯回線又與其起始端點(diǎn)的磁化狀態(tài)有關(guān)。觀測(cè)每一頻率下的磁滯回線前，必須使幅度值降為零。否則，觀測(cè)無意義）。3）換樣品2重復(fù)上述過程結(jié)論：1、（樣品1）磁滯回線形狀與信號(hào)頻率關(guān)系：。2、（樣品2）磁滯回線形狀與信號(hào)頻率關(guān)系：。3、樣品1、樣品2磁滯回線形狀比較：。(三)測(cè)量樣品1、2的矯頑力、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS、飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度HS和磁滯回線(本實(shí)驗(yàn)裝置使用交變電流，所以每個(gè)狀態(tài)都是經(jīng)過充分的“磁鍛煉”，隨時(shí)可以獲得磁滯回線。只要調(diào)節(jié)示波器上X、Y軸的靈敏度,調(diào)節(jié)R1、R2的大小，使示波器顯示出典型美觀的磁滯回線圖形，即可測(cè)量矯頑力、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS、飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度HS。)請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出樣品1的磁滯回線并測(cè)量矯頑力HC、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS和飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度HS1、樣品1測(cè)量數(shù)值記錄表（信號(hào)源頻率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=）表1（參數(shù)：L=0.130m，S=1.24×10-4m2，N1=100T，N2=100TC=1.0×10-6F）序號(hào)1234567891011X/格5.00H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/mT計(jì)算HS=；BS=；HC=2、樣品1磁滯回線圖形3、樣品2測(cè)量數(shù)值記錄表序號(hào)1234567891011X/格5.00H/（A/m）Y1/格Y2/格B1/mTB2/mT表2(參數(shù)如上；信號(hào)源頻率取100Hz；R1=R2=Sx=Sy=)計(jì)算HS=；BS=；HC=4、樣品2磁滯回線圖形（四）測(cè)量樣品的基本磁化曲線（選擇樣品1）先將樣品退磁，然后從零開始不斷增大電流，記錄各磁滯回線頂點(diǎn)的B和H值，（注意基本磁化曲線與磁化曲線的不同）表3樣品1的基本磁化曲線數(shù)據(jù)序號(hào)12345678910X/格