用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线,物理实验教学中心,1,实验原理：,一 铁磁质的磁化特性：,1,铁磁质的相对磁导率,，一般在 之间，有的可高达 。,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有关。,将铁磁材料做成环状样品如图：电流,I,从,0,逐渐增加,H,也逐渐增加。,输入信号,测量仪器,绕组线圈,2,当电流从,0,逐渐增加，线圈中的磁场强度,H,也随之增加，这样就可以测出若干组,B,H,值。以,H,为横坐标，,B,为纵坐标，画出,B,随,H,的变化曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。,当,H,增大到某一值后，,B,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,B,s,叫做饱和磁感应强度。,初始磁化曲线,饱和磁感应强度,3,磁导率 与,H,的关系曲线,4,3,磁滞现象：,铁磁材料的磁化过程是不可逆的。,反向减小,H,到,0,，则,B,沿,de,到,B,r,。,H,按原方向增加经,ef,到,H,c,；继续增大,H,，则,B,沿,fa,回到原来饱和状态。,当铁磁质达到饱和后，减小,H,，,B,沿图,ab,下降；当,H=0,时,B,B,r,，称为剩磁。当,H,H,c,时，,B=0,，,bc,段是退磁曲线,H,c,称为矫顽力；反向继续增大,H,，铁磁质反向沿,cd,段达到饱和；,-,H,c,-,B,r,B,r,5,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：,软磁材料：矫顽磁力很小 ，适合于做变压器、,电机中的铁芯等。,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。,矩磁材料：它的磁滞回线接近于矩形，可以用做,“,记忆,”,元件。,6,二 实验原理：,实验原理图,可调变压器,可调变压器,输出范围,0,100V,电源,交流伏特表,接地端,Ux,U,y,负极,正极,7,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，必须使输入到示波器,X,偏转板上的电压,U,x,与磁场强度,H,成正比，同时使输入到示波器,y,偏转板上的电压,U,y,与铁磁材料中的磁感应强度,B,成正比,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,U,x,与磁场强度,H,成正比。,输入到示波器,y,偏转板上的电压,U,y:,为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度,B,成正比的,U,y,值，采用电阻,R,2,和电容,C,组成的积分电路。,R,1,上的电压,U,x,（取,R,1,远小于线圈,N,1,的阻抗）,8,线圈,N,1,中交变磁场,H,在铁磁材料中产生交变的磁感应强度,B,，因此在线圈,N,2,中产生感应电动势 ，其大小用公式（,2,）表示,（,2,）,是线圈,N,2,中产生的感应电动势,分别是线圈,N2,的匝数和截面积,当,时，,9,该式表明示波器垂直偏转板上的电压，即电容两端的电压,Uy,是正比例于磁感应强度,B,的。,电容,C,两端的电压：,（,2,）代入（,3,）,（,3,）,（,4,）,10,用示波器测量 ：,电源开关,辉度调节,聚焦调节,标尺亮度调节,11,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,12,屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮的状态,X,Y,Norm,或,CH1,CH2,AC,AC,CAL,CAL,13,定标：,a,点的坐标是,从,U,x,与,H,，,U,y,与,B,的关系式，可计算出,H,，,B,的值,所谓对示波器定标，就是用,H,0,，,B,0,表示示波器上每大格对应的磁场强度,H,和磁感应强度,B,的值。有公式：,a,(,n,x,n,y,),14,实验内容：,1,、熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压；,2,、按照实验原理图正确连接线路，在确认调压器的输出为,0,伏后，接通电源；,3,、,对被测样品退磁（将输出电压升至,80V,，再将电压由,80V,逐渐降到,0V,）；,4,、用,80V,时的磁滞回线对示波器,H,轴、,B,轴进行定标（计算示波器上每格对应的,H0,，,B0,的值）。,5,、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的,B,，,H,值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和,80,伏时的磁滞回线并计算,80,伏时,Hm,，,Bm,，,Hc,，,Br,的值。,15,