《基础物理实验》课程实验教案（PPT讲稿）用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线

用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线

用示波器测量铁磁材料的 磁化曲线和磁滞回线

实验原理：一铁磁质的磁化特性：1之间-1有的可高1铁磁质的相对磁导率μ>>一般在108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：电流从O逐渐增加，H也逐渐增加。绕组线圈测量仪器输入信号

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 。 8 10 2 4 1 10 − −10 r 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 ε 绕组线圈

饱和磁感应强度RBH0初始磁化曲线当电流从O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Bs叫做饱和磁感应强度

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Bs叫做饱和磁感应强度。 初始磁化曲线 饱和磁感应强度

B=uHmaxH0磁导率与H的关系曲线

磁导率 μ 与H的关系曲线 B =μH

3磁滞现象：铁磁材料的磁化过程是不可逆的。当铁磁质达到饱和1B后，减小H，B沿Ba图ab下降；当mH=0时B=Br，称Brb为剩磁。当H=H时，B=0，bc段c1H是退磁曲线Hc称-Hc0HHCm为矫顽力：反向继-Bre续增大H，铁磁质反向沿cd段达到d饱和；反向减小H到O，则B沿de到-Br。H按原方向增加经ef到Hc继续增大H，则B沿fa回到原来饱和状态

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－Br。H按原方向增加经ef到Hc； 继续增大H，则B沿fa回到原来饱和状态。 a b c d e f 当铁磁质达到饱和 后，减小H，B沿 图ab下降；当 H=0时B＝Br，称 为剩磁。当H＝Hc 时，B=0，bc段 是退磁曲线 Hc称 为矫顽力；反向继 续增大H，铁磁质 反向沿cd段达到 饱和； -Hc -Br Br

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：它的磁回线接近于矩形，可以用做“记忆”元件

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

二实验原理：输出范围0~100V3o%接地端交流伏特表nEHRNAITnaissmaeRE天建中际限工支设快表员部051776-76O可调变压器N2N电源R,UxUvX可调隔离变压器GY4正极电话实验原理图负极

二 实验原理： 实验原理图 可调变压器 输出范围0～100V 电 源 交流伏特表 接地端 Ux Uy 负极 正极

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Ux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Uy与铁磁材料中的磁感应强度B成正比R1上的电压Ux（取R1远小于线圈N1的阻抗）N三云HU,=I,RH1NLLRHC..(1)N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Ux与磁场强度H成正比。输入到示波器y偏转板上的电压Uy为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正比的U值，采用电阻R2和电容C组成的积分电路

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Ux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Uy与铁 磁材料中的磁感应强度B成正比 .(1) 1 1 H N LR Ux = 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Ux与磁场强度H 成正比。 输入到示波器y偏转板上的电压Uy: 1 R1 U I x = 1 1 I L N H = H N L I 1  1 = 为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正比的Uy 值，采用电阻R2和电容C组成的积分电路。 R1上的电压Ux（取R1 远小于线圈N1的阻抗）

线圈N1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N2中产生感应电动势2，其大小用公式（2）表示dBdyN,S(2)dtdt62是线圈N2中产生的感应电动势N2,S2分别是线圈N2的匝数和截面积当 R,>>时， I2~R-2元fC

2  线圈N1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N2中产生感应电动势 ，其大小 用公式（2）表示 dt dB N S dt d 2 = = 2   （2） 2  是线圈N2中产生的感应电动势 2 2 N ,S 分别是线圈N2的匝数和截面积 fC R 2 1 2  2 2 2 R I  当 时， 

电容C两端的电压：U,=%=( I2dt =一2di(3)4CR.（2）代入（3）N2SdBN.SN.S·BdBBdt(4)CR,dtCRCR2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

  = = = B C R N S dB C R N S dt dt dB C R N S U B y 2 2 0 2 2 2 2 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。   = = = dt CR I dt C C Q Uy 2 2 2 1 1  电容C两端的电压： （2）代入（3） （3） （4）