《物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）磁滞回线的测量

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: 铁磁质的磁化特性: 1铁磁质的相对磁导率>上般在之间1有的可高 达 10 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I0逐渐增加H也逐 渐增加。 绕组线圈 输入信号 测量仪器一

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 B B 初始磁化曲线 H 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BH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 H max O磁导率屿H关系曲线 H

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 B 后,减小H,B沿 B 图ab下降;当 H=0时B=Br,称 为剥磁。当H=Hc 时,B=0,bc段 H HH是退磁曲线H称 Br 为矫顽力;反向继 e 续增大H,铁磁质 反向沿cd段达到 饱和 反向减小H到0,则B沿de到-Br。H按原方向增加经e倒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:它的磁滞回线接近于矩形,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0~100V 交流伏特表 接地端 君短司八414 可调变压晶 电 N N Ux Gy-4可调隔离变压器 正极 凵负极匚◎。● 实验原理图

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R远小于线圈N1的阻抗 H H LR H.…(1) 该式表明了在交变磁场下,任一时刻输入到示浪器上的 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Uy 值,采用电阻R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N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中产生感应电动势E2,其大小 用公式(2)表示 dB Ns (2) E2是线圈N中产生的感应电动势 N2,S2分别是线圈N的匝数和截面积 当R2 时

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兩端的电压 JLdt=pEat (3) (2)代入(3) nas cdB dt= dB=2B(4) CR dt CR Jo CR 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）