1、實驗名稱：用示波器觀測鐵磁材料的動態磁滯回線姓名學號班級 桌號 教室基礎教學樓1101實驗日期2016年月日節此實驗項目教材沒有相應內容，請做實驗前仔細閱讀本實驗報告！并攜帶計算器，否則實驗無法按時完成！一、實驗目的：1、掌握磁滯、磁滯回線、磁化曲線、基本磁化曲線、 矯頑力、剩磁、和磁導率的的概念。2、學會用示波法測繪基本磁化曲線和動態磁滯回線。3、 根據磁滯回線測定鐵磁材料在某一頻率下的飽和磁感應強度Bs、剩磁Br和矯頑力He 的數值。4、研究磁滯回線形狀與頻率的關系；并比較不同材料磁滯回線形狀。、實驗儀器1. 雙蹤示波器2.DH4516C型磁滯回線測量儀.型.奏魚塹|.輕遂塞尊魚旦世曲匹0

2、00U丄5AX10KQX1KGWjiF 1|iF 2QyF耳bUi=ut石家莊鐵道大學物理實驗中心 10頁.WORD完美格式.專業知識編輯整理三、實驗原理（一）鐵磁物質的磁滯現象鐵磁性物質除了具有高的磁導率外，另一重要的特點就是磁滯。以下是關于磁滯的幾個重要概念1飽和磁感應強度 Bs、飽和磁場強度和磁化曲線鐵磁材料未被磁化時，H和B均為零。這時若在鐵磁材料上加一個由小到大的磁化場， 則鐵磁材料內部的磁場強度 H與磁感應強度 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，介質的磁化達到飽和。與S對應的HS稱飽和磁場強度，相應的 BS稱飽和磁感應

3、強度。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、磁滯現象、剩磁、矯頑力、磁滯回線當鐵磁質磁化達到飽和后，如果使H逐步退到零，B也逐漸減小，但 B的減小“跟不上” H的減小（B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 H下降為零時，B不為零，而是等于 Br ,說明鐵磁物質中，當磁化場退為零后仍保留一定 的磁性。這種現象叫磁滯現象，Br叫剩磁。若要完全消除剩磁B，必須加反向磁場，當b=o時磁場的值 HC為鐵磁質的矯頑力。當反向磁場繼續增加，鐵磁質的磁化達到反向飽和。反向磁場減小到零，同樣出現剩磁現象。不斷地正向或反向緩慢改變磁

4、場，磁化曲線成為一閉合曲線，這個閉合曲線稱為磁滯回線，如圖2所示。3、基本磁化曲線對于同一鐵磁材料，設開始時呈去磁狀態，依次選取磁化電流丨1、丨2、n,則相應的磁場強度為Hl、H2、.H3,在每一磁化電流下反復交換電流方向（稱為磁鍛煉），即在 每一個選定的磁場值下，使其方向反復發生幾次變化（如Ht-Hit Hit-Hi.）,這樣操作的結果，是在每一個電流下都將得到一條磁滯回線，最后，可得一組逐漸增大的磁滯 回線。我們把原點0和各個磁滯回線的頂點 ai、a2、.所連成的曲線稱為鐵磁材料的基本 磁化曲線，如圖3所示。（二）利用示波器觀測鐵磁材料動態磁滯回線測量原理1、示波器顯示B H曲線原理線路由

5、上述磁滯現象可知，要觀測磁介質磁滯現象及相應的物理量，需要根據磁化過程 測定材料內部的磁場強度和磁感應強度。因此，測量裝置必須具備三個功能： 提供使樣品磁化的可調強度的磁場（磁化場） 可跟蹤測量與磁化場有一一對應關系的樣品的磁感應強度 可定量顯示樣品的磁化過程L圖4是利用示波器觀測鐵磁材料動態磁滯回線測量裝置原理圖：首先將待測的鐵磁物質制成一個環形樣品，在樣品上繞有原線圈即勵磁線圈N匝，由它提供磁化場；在樣品上再繞副線圈即測量線圈 N2匝，由它來跟蹤測量與磁化場有一一對應關系的樣品的磁感應強 度；由示波器來定量顯示磁化過程。如圖4，設L為環形樣品的平均磁路長度，若在線圈N中通過勵磁電流I i時

6、，此電流在樣品內產生磁場，磁場強度H的大小根據安培環路定律：即: IiRi兩端電壓 U為：U i= I i Ri= H（1）由（1）式可知，若將電壓 Ui輸入示波器X偏轉板時，示波器上任一時刻電子束在X軸的偏轉正比于磁場強度H。為了追蹤測量樣品內的磁感應強度B,在截面面積為S的樣品中纏繞副線圈N2, B可通過副線圈N2中由于磁通量變化而產生的感應電動勢&來測定。根據電磁感應定律：即&B=-為了獲得與B相關聯的電壓數值（因示波器只接收電壓），在副線圈上串聯一個電阻F2與電容C,電阻F2與電容C勾成一個積分電路，此時=iR2+U(i為感生電流，U為積分電容兩端電壓)，適當選擇F2與電容C,使R2則

7、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偏轉板，示波器上任一時刻電子束在Y軸的偏轉正比于樣品中的磁感應強度B。這樣，當示波器處于 X-Y狀態，X偏轉板接U, Y偏轉板接UC,示波器屏上即可顯示磁化過 程。2、示波器的定標為了定量研究磁化曲線、磁滯回線，必須對示波器定標。即：確定示波器的X軸的每格 代表多少H直(A/m)，丫軸每格代表多少B(T)。在示波器X偏轉板上UX、Y偏轉板U可準確測量，且R、R、C都為已知的標準元件的情況下,設S為示波器X軸的電壓靈敏度,X為水平方向的位移格數；Sy為示波器丫軸的電壓靈敏度，Y 為垂直方向的位移格數；則：UX=SxX

8、 ;Uy=SyY(3)將(3)代入(1)、( 2)得：H=(4)B= (5)四、實驗內容(一)熟悉示波器并測量信號源輸出信號的周期1、實驗前準備 將“動態法磁滯回線實驗儀”頻率輸出調節為100Hz,幅度值適中； 示波器處于測量信號波形狀態，使示波器輝度適中；調節X、Y位移旋鈕使光點居中 用標準信號校準示波器 X、Y軸靈敏度旋鈕，（注意：三個微調旋鈕逆時針旋到底）請在下圖中畫出信號源輸出信號的波形圖，并計算其周期： （二）顯示和觀察兩種樣品在 25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信號下的磁滯回線圖形1、實驗準備1）按圖4所示的原理線路檢查接線連接是否正確2）逆時針調節“幅度調節”旋鈕到

9、底，使信號輸出最小。3）調示波器顯示工作方式為 X-Y方式。示波器X輸入為AC方式，測量采樣電阻 R的電壓U;示波器Y輸入為DC方式，測量積分電容的電壓UCo4） 接通示波器和 DH4516C型動態磁滯回線實驗儀電源，適當調節示波器輝度及X、Y位移 旋鈕使光點居中。2、 顯示和觀察兩種樣品的交流信號下的磁滯回線圖形（先測量樣品1）1）單調增加磁化電流，即緩慢順時針調節“幅度調節”旋鈕，使示波器顯示的磁化曲線上B值增加緩慢，達到飽和。改變示波器上X、Y軸的靈敏度，調節R、R的大小，使示波器顯示出典型美觀的磁滯回線圖形。2） 分別觀測頻率為 25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0H

10、z ,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與磁化歷史有關，磁滯回線又與其起始端點的磁化狀態有關。觀測每一頻率下的磁滯回線前，必須使幅度值降為零。否則，觀測無意義）。3）換樣品2重復上述過程結論：1、（樣品1）磁滯回線形狀與信號頻率關系：o2、（樣品2）磁滯回線形狀與信號頻率關系：O3、樣品1、樣品2磁滯回線形狀比較：（三）測量 樣品1、2的矯頑力、飽和磁感應強度壓、飽和磁場強度 HS和磁滯回線（本實驗裝置使用交變電流，所以每個狀態都是經過充分的“磁鍛煉”，隨時可以獲得磁滯回線。只要調節示波器上 X、Y軸的靈敏度,調節R、R的大小，使示波器顯示出典型美觀 的磁滯回線圖形，即可測

11、量矯頑力、飽和磁感應強度B、飽和磁場強度 HSo ）請在下圖中畫出樣品1的磁滯回線并測量矯頑力 f、飽和磁感應強度 B和飽和磁場強度HS1、樣品1測量數值記錄表（信號源頻率取100Hz;Ri=R2=Sx=Sy=）426表 1 (參數:L=0.130m , S=1.24 X 10-m, N=100T, Nk=100T C=1.0 X 10- F)計算 HS =; Bs =; H=序號1234567891011X/格5.004.003.002.001.000-1.00-2.00-3.00-4.00-5.00H/ (A/m)Y1/格Y2/格Bi/miB2/mT2、樣品1磁滯回線圖形3、樣品2測量數值記錄表表2 （ 參數如上；信號源頻率取 100Hz ; R !=R2=Sx=Sy=）計算 HS =； Bs =； HC=序號1234567891011X/格5.004.003.002.001.000-1.00-2.00-3.00-400-5.00H/ (A/m)Y1/格Y2/格B/mTB/mT4、樣品2磁滯回線圖形（四）測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的基本磁化曲線數據序號12345678910X/格00.51.01.52.02.53.03.54.05.0