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铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

实验名称:软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量

铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r .磁滞损耗P 等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据.

铁磁材料磁化时,其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点:

1.一块从未被磁化的软磁材料磁化时,当H 由0开始逐渐增加至某最大值H m ,B 也由0开始逐渐增加,由此画出的B -H 曲线o -a 称起始磁化曲线,如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线很陡,第三阶段曲线又变得平缓.最后B 趋于不变,这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度,记做B s .

2.磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的,当磁场由饱和时的H m 减小至0,B 并非沿原来的磁化曲线返回,而是滞后于H 的变化.当H =0时,B =B r ,称为剩余磁感应强度.要想使B 为0,就必须施加一反向磁场-H c .H c 称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-H m ,曲线到达a ',磁感应强度变为-B s .磁场再由-H m 变至H m ,曲线又回到a ,形成一条闭合曲线,叫磁滞回线.

3.如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于H m 的值H 1,然后磁场在- H 1与H 1之间变化,也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和

的.逐渐增加磁场至H 2,H 3,H 4,…(H 2

H

图2 磁滞回线和基本磁化曲线

图1 起始磁化曲线和磁滞回线

【实验目的】

1.了解有关铁磁性材料性质的知识;

2.了解用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的原理;

3.学习并体会物理实验方法中的转换测量法;

4.掌握用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的方法.

【实验器材】

(1) GY-4隔离变压器;(2) CZ-2磁滞回线装置;

(3) COS5020示波器.

【实验原理】

软磁材料的样品可做成闭合回路状(如图所示),在样品上绕N1匝初级线圈和N2匝次级线圈,初级线圈里通过电流i1,在样品中产生磁场,其磁场强度为

111

1

x

N i N

H u

l R l

==(1)

式中l是初级线圈所绕样品的平均长度,

R1是与初级线圈串联的电阻,u x是R1两

端的电压.

采用动态测量法,初级线圈里需通过

交流电(由隔离变压器提供).

样品被磁化后产生变化的磁通量,进而在次级线圈中产生感应电动势:

22d d d d d d B

N N S t t t

ψφε=-

=-=- S 是样品的截面积.次级线圈的电压正比于磁感强度B 随时间的变化率,必须积分后才能得到B .积分可由RC 电路来完成,电路中满足条件21

2R fC

π ,忽略次级线圈的内阻后,可得:

22y R C

B u N S

=

(2) u y 是电容器两端的电压.

由此可见u x 正比于H ,u y 正比于B ,将两信号分分别输入到双通道示波器的x 端和y 端,选择x -y 方式,就可以在示波器上得到间接的磁滞回线.

定量测量时,记录每一步磁滞回线的定点坐标,由电压参数得到相应的电压值,再根据(1)、(2)计算对应的B 、H 值,从而可做出基本磁化曲线.在饱和磁滞回线上记录H c 、B s 、B r 的坐标,可算出相应的实验值.

【实验内容及步骤】 实验内容:

1.在坐标纸上做出基本磁化曲线和饱和磁滞回线. 2.给出H c 、B s 、B r 的实验结果. 步骤:

1.正确连接线路,调节示波器,观察磁滞回线的形状.

2.将隔离变压器电压调至80V 左右,调整磁滞回线至理想的大小和形状,确定实验所需的两通道电压参数.

3.将电压缓慢调至零,实现对样品的退磁,并在示波器上调整坐标原点.

4.将磁场由0(电压为0)开始,逐步(电压每10V 变化一步)增加至B 达到饱和,记下每一步磁滞回线定点的坐标.

5.在饱和磁滞回线上记录H c 、B s 、B r 的坐标,测量时应在>0、<0两点进行测量,取平均值.

【数据记录】

表1 软磁材料基本磁化曲线绘制的测量数据

两通道电压参数: X_____________ Y_____________

表2 H c 、B s 、B r 的测量数据

注意事项:

1.测量前检查示波器两通道的垂直微调旋钮是否在校准位置.

2.确定软磁材料饱和时对应隔离变压器的电压,饱和时示波器上类磁滞回线的尖端连接处的两条曲线变得重合. 思考题:

1.如果测量前没有将材料退磁,会出现什么情况? 2.用磁路不闭合的样品进行测量会导致什么结果?

3.测量时磁场H 是正弦变化的,磁感强度B 是否按正弦规律变化?反之,若磁感强度B 是正弦变化的,磁场H 是否也按正弦规律变化? 附录:

磁滞回线装置参数

20001=N 匝 1212=N 匝 Ω=121R 216k R =Ω

0.132m L = 320.20810m S -=? (100.05)C μ=±

实验38 磁性材料磁滞回线测定

大学物理实验教案 实验名称:磁性材料磁滞回线测定 1 实验目的 1)了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法; 2)了解磁性材料的基本磁化特性; 3)掌握磁化曲线和磁滞回线的测量方法; 4)进一步熟悉数字示波器的使用。 2 实验仪器 DM-1型磁滞回线测试仪 数字示波器 微型计算机 3 实验原理 磁性材料在工程、电力、信息、交通等领域有着广泛的应用,测定磁滞回线是电磁学中的一个重要内容,是研究和应用磁性材料最有效的方法之一。 铁磁物质具有保持原先磁化状态的性质,铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度,这种现象叫磁滞。这是铁磁物质的一个重要特征。 铁磁材料被磁化后,磁场强度H 减小时,磁感应强度B 的不沿原曲线变化,当磁场强度H 减少到零时,磁感应强度B 仍保留一定的数值,这称之为剩磁r B 。继续减小磁场强度H ,当H 达到某一负值时,磁感应强度B 变为零,此时的磁场强度H 称为矫顽力C H 。在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示。当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线(如图38-1所示),它表示铁磁材料的一个基本特征。它的形状、大小,均有一定的实用意义。比如材料的磁滞损耗就与回线面积成正比磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一个磁化循环过程中所消耗的能量,叫做磁滞损耗。 当从初始状态H =0、B =0开始改变磁场强度H ,在磁场强度H 从小到大的单调增加过程中,不同磁化电流所对应的磁滞回线正顶点的连线叫基本磁化曲线。 退磁方法,从理论上分析,要消除剩磁r B ,只要通一反向电流,使外加磁场刚好等于铁磁材料的矫顽力C H 就可以了,但是通常不知道矫顽力C H 的大小,所以无法确定所通反向电流的大小。我们可以从磁滞回线中得到启示,如果是铁磁材料磁化达到饱和,然后不断改变磁化电流的方向,与此同时逐渐减小磁化电流,一直减小到零,这样就可以达到退磁的目的。 图 38 –1磁滞回线 利用示波器测动态磁滞回线的原理电路如图38-2所示。将样品制成闭合的环形,其上均匀地绕以磁化线圈1N 及副线圈2N 。交流电压1u 加在磁化线圈上,线路中串联了一取样电阻1R 。将1R 两端地电压1u 加到示波器的X 输入端上。副线圈2N 与电阻2R

铁磁材料的磁滞回线

实验19 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 铁磁物质(铁、钴、钢、镍、铁镍合金等)的磁性有两个特点:其一是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率μ很高,而且磁导率随磁化场强度变化;另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态。因而它的磁化规律很复杂。要具体了解某种铁磁材料的磁性,就必须测出它的磁化曲线和磁滞回线。 实验目的和学习要求 1. 认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性; 2. 测定样品的基本磁化曲线,作μ-H曲线; 3. 测定样品的HC、Br、Bm和(Hm·Bm)等参数; 4. 测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 实验原理 1.起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线 图19-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。图中的原点O 表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O。当磁场H从零开始增加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段oa所示,继之B随H迅速增长,如ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B到达饱和值B S,oabs称为起始磁化曲线。图19-1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,比较线段OS和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H=O时,B不为零,而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至-H D时,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,必须施加反向磁场,H D称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段RD称为退磁曲线。 图19-1还表明,当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应 '变化,这闭合曲线称为磁滞回线。所以,当铁磁材料处强度B则沿闭合曲线S R' D SRD'S 于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗,可以证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

饱和磁滞回线和基本参数(图文)

饱和磁滞回线和基本参数(图文) 来源:电源谷作者: 如果将铁磁物质沿磁化曲线 OS 由完全去磁状态磁化到饱和B s(如图 4.3 所示),此时如将外磁场H 减小,B 值将不再按照原来的初始磁化曲线 (OS) 减小,而是更加缓慢地沿较高的B 减小,这是因为发生刚性转动的磁畴保留了外磁场方向。即使外磁场H =0 时,B 1 0 ,即尚有剩余的磁感应强度B r存在。这种磁化曲线与退磁曲线不重合性能称为磁化的不可逆性。磁感应强度B 的改变滞后于磁场强度H 的现象称为磁滞现象。 如要使B 减少,必须加一个与原磁场方向相反的磁场强度 -H,当这个反向磁场强度增加到 -H c时,才能使磁介质中B =0 。这并不意味着磁介质恢复了杂 乱无章状态,而是一部分磁畴仍保留原磁化磁场方向,而另一部分在反向磁场作用下改变为外磁场方向,两部分相等时,合成磁感应强度为零。 如果再继续增大反向磁场强度,铁磁物质中反转的磁畴增多,反向磁感应强度增加,随着 -H值的增加,反向的B 也增加。当反向磁场强度增加到 -H s时,则B =-B s 达到反向饱和。如果使 -H=0,B= -B r,要使 -B r为零,必须加正向H C。如H 再增大到H s时,B 达到最大值B s,磁介质又达到正向饱和。这样磁场强度由H s→ 0 → - H C→ - H s→ 0 → H C→ H s, 相应地 , 磁感应强度由B s → B r → 0 → - B S → - B r → 0 → B s,形成了一个对原点 O 对称的回线 ( 图 4.3) ,称为饱和磁滞回线 , 或最大磁滞回线。 在饱和磁滞回线上可确定的特征参数(图 4.3 )为: 图 4.3 磁芯的磁滞回线 1. 饱和磁感应强度 B S是在指定温度(25 ℃ 或100 ℃ ) 下,用足够大的磁场强度磁化磁性物质时,磁化曲线达到接近水平时,不再随外磁场增大而明显增大 ( 对于高磁导率的软磁材料 , 在 m r =100 处 ) 对应的B 值。 2. 剩余磁感应强度B r铁磁物质磁化到饱和后,又将磁场强度下降到零时,铁磁物质中残留的磁感应强度,即为B r。称为剩余磁感应强度,简称剩磁。

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

实验名称:软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r .磁滞损耗P 等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据. 铁磁材料磁化时,其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点: 1.一块从未被磁化的软磁材料磁化时,当H 由0开始逐渐增加至某最大值H m ,B 也由0开始逐渐增加,由此画出的B -H 曲线o -a 称起始磁化曲线,如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线很陡,第三阶段曲线又变得平缓.最后B 趋于不变,这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度,记做B s . 2.磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的,当磁场由饱和时的H m 减小至0,B 并非沿原来的磁化曲线返回,而是滞后于H 的变化.当H =0时,B =B r ,称为剩余磁感应强度.要想使B 为0,就必须施加一反向磁场-H c .H c 称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-H m ,曲线到达a ',磁感应强度变为-B s .磁场再由-H m 变至H m ,曲线又回到a ,形成一条闭合曲线,叫磁滞回线. 3.如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于H m 的值H 1,然后磁场在- H 1与H 1之间变化,也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和 的.逐渐增加磁场至H 2,H 3,H 4,…(H 2

铁磁材料磁滞回线及基本磁化曲线的测量

实验26 铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m ,常用于电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的,磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得,这些参数是磁性材料研制、生产和应用的总要依据。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线;采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化,测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法,加深对铁磁材料磁化规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力 、剩余磁感应强度 、饱和磁感应强度 、磁滞损耗等磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪,双踪示波器,导线。 【实验原理】 1.磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时,一般是通过测量磁化场的磁场强度H 与磁感应强度B 之间的关系来进行的。铁磁性材料磁化时,它的磁感应强度B 要随磁场强度H 变化而变化。但是B 与H 之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下: (1)当磁性材料从未磁化状态(H =0且B =0)开始磁化时,B 随H 的增加而非线性增加由此画出的H B 曲线称为起始磁化曲线,如图3.26.1(O-a )段曲线。起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线较陡,第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H 增大到一定值m H 后,B 增加十分缓慢或基本不再增加,这时磁化达到饱和状态,称为磁饱和。达到磁饱和时的m H 和s B 分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度,对应图3.26.1中的a 点。

铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告修订稿

铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

南昌大学物理实验报告 课程名称:普通物理实验(2) 实验名称:铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 学院:专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:座位号: 实验时间: 一、实验目的: 1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、了解铁磁材料的磁化规律,用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 3、测定样品的磁化特性曲线(B-H曲线),并作μ-H曲线。 4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线,估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、B M、 H、B的等参量。 二、实验仪器:

TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。 三、实验原理: 1.铁磁材料的磁滞特性 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化,即磁导率μ很高。另一特征是磁滞,铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后,铁磁物质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O,当磁场强度H从零开始增加时,磁感应强度B随之从零缓慢上升,如曲线Oa,继之B随H迅速增长,如曲线ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B达到饱和值B S这个过程的OabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小,这时磁感应强度B的值也要减小。图1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,对应的B值比原先的值大,说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H=O时,磁感应强度B值并不等于0,而是保留一定大小的剩磁Br。 当磁场反向从0逐渐变至-H D,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,可以施加反向磁场。H D称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,曲线RD称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S→O→H C→?H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化,可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化,这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。磁滞是铁磁材料的重要特性之一,研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线,主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。 当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热,要消耗额外的能量,因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变,所以分子振动加剧,温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗,理论和实践证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量

实验26铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m,常用于电机、 电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过 程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的,磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性 的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得,这些参数是磁性材料研制、生产 和应用的总要依据。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线;采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化,测绘基本磁 化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法,加深对铁磁材料磁化 规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度、磁滞损耗等 磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪,双踪示波器,导线。 【实验原理】 1.磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时,一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之 间的关系来进行的。铁磁性材料磁化时,它的磁感应强度B要随磁场强度H变化而变化。 但是B与H之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下: (1)当磁性材料从未磁化状态( H =0且B =0)开始磁化时,B随H的增加而非线性增加由此画出的B-H曲线称为起始磁化曲线,如图 3.26.1 (O-a)段曲线。起始磁化曲线 大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线较陡,第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H增大到一定值H m 后,B增加十分缓慢或基本不再增加,这时磁化达到饱和状态,称为磁饱和。达到磁饱和时的H m和B s分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度,对应图 3.26.1中的a点。

南昌大学铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

南昌大学物理实验报告 课程名称:大学物理实验 实验名称:铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院:专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:座位号: 实验时间:

一、实验目的: 1.认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2.测定样品的基本磁化曲线,作μ-H曲线。 3.测定样品的H D、B r、B S和(H m·B m)等参数。 4.测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 二、实验原理: 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率μ很高。另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O,当磁场H从零开始增加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段oa所示,继之B随H迅速增长,如ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B到达饱和值B S,oabs称为起始磁化曲线。图1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,比较线段OS和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H=O时,B不为零,而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至-H D时,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,必须施加反向磁场,H D称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段RD称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线S SRD'S D R' '变化,这闭合曲线称为磁滞回线。所以,当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗,可以证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明,当初始态为H=B=O的铁磁材料,在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化,可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线,如图2所示,这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线,由此可近似确定其磁导率 H B μ=,因B与H非线性,故铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化(如图3所示)。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万,这一特点是它用途广泛的主要原因之一。 可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据,图4为常见的两种典型的磁滞回线,其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小,是制造变压器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料的磁滞回线较宽,矫顽力大,剩磁强,可用来制造永磁体。 图2 同一铁磁材料的 一簇磁滞回线 图1 铁磁质起始磁化 曲线和磁滞回线 图 3 铁磁材料μ与H并系曲

铁磁材料的磁性能

铁磁材料的磁性能 1、铁磁性物质的磁化 当把一根铁棒插入通有电流的线圈时,可以发现铁棒能够吸引铁屑,这是由于铁棒被磁化的缘故。所谓磁化是指使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。只有铁磁性物质能够被磁化,非铁磁性物质不能被磁化。 铁磁性物质能够被磁化的主要原因是其内部存在大量的磁性小区域,即磁畴。在无外磁场作用时,铁磁物质中磁畴的排列杂乱无章,磁性相互抵消,物质对外界并不显磁性。但是,在外磁场作用下,磁畴将沿着磁场的方向排列,从而产生附加磁场,如图 4.1所示。附加磁场与外磁场叠加在一起,使得总磁场增强。有些铁磁性物质在去掉外磁场后对外仍显磁性,于是它们变成了永久磁铁。 (a)(b) 图4.1铁磁性物质的磁畴 2、磁化曲线 铁磁性物质在外磁场作用下,其内部将产生磁场。表征铁磁性物质内磁感应强度B随外磁场强度H变化的曲线,称为磁化曲线,也称为B-H曲线。如果铁磁性物质从完全无磁的状态进行磁化所得到的磁化曲线称为起始磁化曲线。磁化曲线是非线性的。起始磁化曲线应经过坐标原点,如图4.2所示。

图4.2铁磁性物质的磁化曲线 在磁化曲线起始的Oa段,曲线上升缓慢,这是由于铁磁物质内部磁畴的惯性造成的,这个阶段称为起始磁化阶段。随着H的增大,B也增大,磁化曲线中ab段的变化接近于直线,这是由于大量的磁畴在外磁场作用下沿着磁场的方向排列,附加磁场增强。然后,在bc段,随着H的增大,B也增大,但增大的速度变慢,这是由于铁磁性物质内部只剩下了少数的磁畴。最后,在cd段,由于铁磁性物质几乎全部被磁化,继续增大H,B几乎没有变化,即B达到了饱和值。不同的铁磁性物质具有不同的磁化曲线。 3、磁滞回线 上面介绍的磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强时的磁化过程。但是,在实际使用中,许多铁磁性材料往往工作在大小和方向交替变化的磁场中,这时由于铁磁性物质具有滞后效应和粘滞性,使得B的值不仅与相应的H有关,还与物质之前的磁化状态有关。 实验表明,如果B达到饱和值后,逐渐减小H,这时B并不是沿着图4.2中的磁化曲线减小,而是沿着另一条曲线下降,如图4.3所示的de段。当H减小至零时,B的值不是零,而是Br,Br称为剩磁。 图4.3磁滞回线 为了消除剩磁,必须施加反向的磁场。当反向磁场由零增大到Hc时,B的值为零。Hc 称为矫顽力,它反映了铁磁性物质保持剩磁的能力。继续增大反向磁场,B的值将从零变为负值,即B的方向发生改变,铁磁性物质被反向磁化。反向磁化使B达到饱和值后,减小反向磁场,磁化曲线将沿gk段变化,在k点处H为零。继续增大正向磁场,磁化曲线将沿khd变化。从磁化的整个过程可以看出,B的变化总是落后于H的变化,这种现象称为磁滞现象。磁化过程所形成的闭合的、对称于原点的曲线defgkhd,称为磁滞回线。

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 【实验目的】 1.认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2. 测定样品的基本磁化曲线,作μ -H曲线。 3.测定样品的H D、B r、B S和(H m·B m)等参数。 4.测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 【实验仪器】 DH4516型磁滞回线实验仪,数字万用表,示波器。 【实验原理】 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均 属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率μ很高。另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O,当磁场H从零开始增加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段oa所示,继之B随H迅速增长,如ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H 增至H S时,B到达饱和值B S,oabs称为起始磁化曲线。图1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,比较线段OS和SR可知,H减小B 相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H=O时,B不为零,而保 留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至-H D时,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,必须施加反向磁场,H D称 为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段RD称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS' R'D'S 变化,这闭合曲线称为磁滞回线。所以,当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁 材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗,可以证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

12铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

实验报告:铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验题目: 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 二、实验目的: 1认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质动态磁化特性。 2测定样品的基本磁化曲线,作卩-H曲线。 3计算样品的H=、B r、出和(Hn- B m )等参数。 4测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 三、实验原理: 1铁磁材料的磁滞现象 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧 化物(铁氧体)均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率卩很高。 另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质磁感应强 度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=0当磁场H从零开始增 加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段0a所示,继之B随H迅速增长,如ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H m时,B到达饱和值,0abs称为起始磁化曲线,图1表 明,当磁场从H m逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“ 0 ”点,而是沿 另一条新曲线SR下降,比较线段0S和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H

的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当 4 Bkm 1 TFi ^Hc /~0/ Ho H n B线和磁滞回线当磁场反向从0逐渐变至-H e时,磁感应强度H=0时,B不为零,而保留剩磁Br。 一簇磁滞回线图2同一铁 B消失,说明要消除剩磁,必须施加反向 i

i 磁场,f 称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态能力,线段 图1还表明,当磁场按 H 宀H --H m ~ 0^ H e — f 次序变化,相应的磁感 应强度 B 则沿 闭合曲线SRDS R D S 变化,这条闭合曲线称为磁滞回线, 所以,当铁磁材料处于交变磁场 中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化—去磁—反向磁化—反向去磁。在此 过程中要消耗额外的能量, 并以热的形式从铁磁材料中释放, 这种损耗称为磁滞损耗。 可以 证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明,当初始态为 H=B=O 的铁磁材料,在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化, 依次进行磁化,可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线, 如图2所示。这些磁滞回 线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线,由此可近似确定其磁导率卩 =B/H ,因B 与H 的关系成非线性,故铁磁材料卩的不是常数,而是随 H 而变化(如图3所示)。铁磁材料相 对磁导率可高达数千乃至数万,这一特点是它用途广泛主要原因之一。 图3 铁磁材料与H 的关系 图4不同材料的磁滞回线 可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据,图 4为常见的两种典 型的磁滞回线。其中软磁材料磁滞回线狭长、 矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小,是制造变压 器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料磁滞回线较宽,矫顽力大,剩磁强,可用来 制造永磁体。 2用示波器观察和测量磁滞回线的实验原理和线路 观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。 RD 称为退磁曲线。 待测样品EI 型矽钢片,N 为励磁绕组, N 2为用来测量磁感应强度 B 而设置的绕组。R 为励磁电流取样电阻,设通过 Ni 的交流励磁电流为 i ,根据安培环路定律, L 为样品的平均磁路长度,其中 N i i L U H R ,所以有H NJ LR , 样品的磁化场强 U H

磁性材料铁氧体的磁滞回线测量

磁性材料铁氧体的磁滞回线测量 随着科技的高速发展,磁性材料的应用越来越引起人们的重视,磁性材料在科技的进步和快速发展起着至关重要的作用,对磁性材料的研究也取得一定程度的进展。而交流磁滞回线也是磁性材料的非常重要的性能之一。本实验使用交流磁滞回线测量仪进行测量,并通过LABVIEW和MATLAB自动绘图和数据处理,分析了不同频率下的磁滞回线形貌,并讨论了频率与各特征参数之间的关系。 关键词:磁滞回线,磁感应强度,磁化,频率 第一章绪论 1.1 软磁材料概述 软磁材料是指矫顽力低(Hc<1000A/m)、磁导率高、磁滞损耗小、磁感应强度大及在外磁场下易磁化和退磁的一类磁性材料。主要有金属软磁材料及铁氧体软磁材料等类型。其中软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,在磁场中可以反复磁化,当外电场去掉以后获得的磁性便会全部或大部分消失。采用粉末冶金方法生产。 软磁材料的应用十分广泛,在电领域、信息化领域、汽车领域和其他配套领域都有应用,同时将软磁材料作为电子元器件生产的主要原材料的需求最为突出。近年来,软磁材料的市场需求逐步增加,在磁性材料行业中的发展受到人们的更加关注。 1.2磁化过程 我们知道磁性产品性能的好坏主要由磁心部分决定,关键看该软磁材料在实际应用条件下的磁性能。要知道磁性能的详细信息,当然需要我们对磁滞回线的测量,通过磁滞回线图可以得到磁材料性能的各项参数,如矫顽力、饱和磁感应强度、剩磁等,只有这些参数才能进行最佳的设计。 磁性体的内部具有磁畴,就像众多的小磁铁一样混乱排列,整体对外没有磁性。在外加磁场的作用下,磁矩会向外加磁场方向转动,从而沿外场方向有

实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验目的 1.认识铁磁质的磁化规律,比较两种典型的铁磁质的动态磁特性。 2.测定样品的基本磁化曲线,作μr -H 曲线。 3.测定样品的H D 、B r 、B m 和[H ·B]max 等参数。 4.测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 二、实验原理 1.铁磁物质及其磁滞曲线 根据介质在磁场中的表现,一般将磁介质分为顺磁质、抗磁质和铁磁质。 设想在真空中(没有磁介质时)有一磁场的磁感应强度是B 0,其大小是B 0,将磁介质放入这个磁场中,若磁介质中的磁感应强度比B 0小一点,那末这个介质是抗磁质;若磁介质中的磁感应强度比B 0大一点,那末这个介质是抗磁质;若磁介质中的磁感应强度比B 0大得多,甚至数百数万倍的增长,那末这个介质是铁磁质。实验表现是铁磁质移近磁极时被吸住,顺磁质稍微有被磁极吸引,而抗磁质反而被磁极稍微推开。 下表是一些材料的相对磁导率,根据相对磁导率很容易区分顺磁质、抗磁质和铁磁质。

铁磁质材料包含铁、钴、镍、某些稀有金属及其众多合金以及它们的许多氧化物的混合物(铁氧体)等。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的材料,我们一般情况提到磁介质均指铁磁质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,磁导率μ很高;另一特征是磁滞,即磁化场消失后,介质仍保留磁性,即有剩磁。图1为铁磁质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。 图1 铁磁质的B -H 关系曲线 图2 铁磁质的μ-H 关系曲 S S

线 图1中的原点O表示磁化之前铁磁质处于磁中性状态,即B=H=0,当磁场H从零开始增加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段Oa所示,继之B 随H迅速增长,如ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B到达饱和值B S,OabS称为起始磁化曲线。(注意:这里说的饱和值B S,并不是说B的最大值。其实在达到B S后磁感应强度B仍然在随磁化场强度H变化,这时的B-H关系几乎是线性的。定义M=B/μ0-H为磁化强度,则在B到达饱和值B S后,磁化强度M是几乎不变的,达到饱和磁化强度M S。饱和磁化强度M S以及如图2所示的起始磁导率μI、最大磁导率μM是研究软磁材料的三个重要参量。)当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到O点,而是沿另一条新的曲线SQ下降,比较线段OS和SQ可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H=0时,B不为零,而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至-H C时,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,必须施加反向磁场,H C称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段QC称为退磁曲线。当磁场按H S→O→H C→-H S→O→H C→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SQCS'Q'C'S变化,这闭合曲线称为磁滞回线。 当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化—去磁—反向磁化—反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗,理论和实践证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

5.4 铁磁性物质的磁化

5.4 铁磁性物质的磁化 一、选择题: 1、由铁磁性物质的磁化曲线可知,铁磁性物质的磁导率最大出现在磁化曲线的( ) A.起始段 B.直线段 C.饱和段 D.接近饱和段 2、如图1所示( ) A.(1)材料导磁性能强 B.(2)材料导磁性能强 C.两种材料的导磁性能一样 D.不能确定 3、如图2所示,退磁曲线为图中的() A.ab B.bc C.cd D: de 图1 图2 4、半导体收音机的铁氧体磁棒是 ( ) A.硬磁性材料 B.软磁性材料 C.矩磁性材料 D.非铁磁性材料 5、下列说法正确的是() A.电磁铁的铁芯是由软磁材料制成的 B.铁磁材料磁化曲线饱和点的磁导率最大; C.铁磁材料的磁滞回线越宽,说明它在反复磁化过程中的磁滞损耗和涡流损耗大; D.通入线圈中的电流越大,产生的磁场越强 6、电磁铁的铁心在交变电流作用下反复磁化,其内部的磁畴反复翻转,这种由翻转所产生的损耗叫( ) A.铜损 B.涡流损耗 C.磁滞损耗 D.漏磁损耗 7、录音磁头所用铁心材料和录音磁带所用磁性材料分别是( ) A.硬磁材料,软磁材料 B.硬磁材料,矩磁材料 C.软磁材料,矩磁材料 D.软磁材料,硬磁材料 8、适用制造永久磁铁的材料是( ) A.软磁性材料 B.硬磁性材料 C.矩磁性材料 D.顺磁性材料 9、正常工作时,电动机、变压器的铁芯一般工作在磁化曲线的 ( ) A.起始段 B.直线段 C.过渡段 D.饱和段 10、为减小剩磁,电磁线圈的铁心应采用( )。 A.硬磁性材料 B.非磁性材料 C.软磁性材料 D.矩磁性材料 11、铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是( ) A.磁滞回线包围的面积越大,磁滞损耗也越大 B.磁滞回线包围的面积越小,磁滞损耗越大 C.磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D.以上答案均不正确 12、如果线圈的匝数和流过它的电流不变,只改变线圈中的媒介质,则线圈内 ( ) A.H不变,B变化 B.H变化,B不变

实验 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

实验铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 电源网讯铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。铁磁材料的性能需通过相关曲线及有关参数进行了解,以便根据不同的需要合理地选取铁磁材料。本实验主要学习铁磁材料有关曲线的描绘方法及材料参数的测量方法。 一、实验目的 1、认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2、测定样品的基本磁化曲线,作μ—H曲线。 3、测定样品的Hc、Br、Hm、Bm和(H?B)等参数。 4、测绘样品的磁滞回线,估算磁损耗。 二、实验原理

铁磁材料在外磁化场作用下可被强烈磁化,故磁导率μ很高。另一特征是磁滞,就是磁化场作用停止后,铁磁物质仍保留磁化状态。用图形表示铁磁物质磁滞现象的曲线称为磁滞回线,它可以通过实验测得,如图3.3-1所示。 图3.3-1 铁磁材料磁滞回线图 当磁化场H逐渐增加时,磁感应强度B将沿OM增加,M点对应坐标为(Hm、Bm),即当H增大到Hm时、B达到饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线,如果将磁化场H减小,B并不沿原来的曲线原路返回,而是沿MR曲线下降,即使磁化场H减小到零时,B仍保留一定的数值Br,OR表示磁化场为零时的磁感应强度,称为剩余磁感应强度(Br)。 当反向磁化场达到某一数值时,磁感应强度才降到零。强制磁感应强度B降为零的外加磁化场的大小Hc,称为矫顽力。当反向继续增加磁化场,反向磁感应强度很快达到饱和 (-Hm、-Bm)点,再逐渐减小反向磁化场时,磁感应强度又逐渐

增大。图3.3-1还表明,当磁化场按Hm→O→Hc→-Hm→O→ →Hm次序变化时,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线MRC M 变化,这闭合曲线称为磁滞回线。由于铁磁物质处在周期性交变磁场中,铁磁物质周期性地被磁化,相应的磁滞回线称为交流磁滞回线,它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过程,磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一磁化循环中所消耗的能量,叫做磁滞损耗,在交流电器中应尽量减小磁滞损耗。 从铁磁物质的性质和使用方面来说,它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料矫顽力小,磁滞回线狭长,它所包围的“面积”小,在交变磁场中磁滞损耗小,因此适用于电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器中的铁芯等。硬磁材料的特点是矫顽力大,剩磁Br也大,这种材料的磁滞回线“肥胖”,磁滞特性非常显著,制成永久磁铁用于各种电表、扬声器中等,软磁与硬磁材料的磁滞回线如图3.3-2所示。 应该说明,当初始状态为H=B=0的铁磁材料,在交变磁场强度由弱到强依

最新实验38磁性材料磁滞回线测定

实验38磁性材料磁滞回线测定

1 实验目的1)了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法; 2)了解磁性材料的基本磁化特性; 3)掌握磁化曲线和磁滞回线的测量方法; 4)进一步熟悉数字示波器的使用。 2 实验仪器 DM-1型磁滞回线测试仪 数字示波器 微型计算机 3 实验原理 磁性材料在工程、电力、信息、交通等领域有着广泛的应用,测定磁滞回线是电磁学中的一个重要内容,是研究和应用磁性材料最有效的方法之一。 铁磁物质具有保持原先磁化状态的性质,铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度,这种现象叫磁滞。这是铁磁物质的一个重要特征。 铁磁材料被磁化后,磁场强度H 减小时,磁感应强度B 的不沿原曲线变化,当磁场强度H 减少到零时,磁感应强度B 仍保留一定的数值,这称之为剩磁r B 。继续减小磁场强度H ,当H 达到某一负值时,磁感应强度B 变为零,此时的磁场强度H 称为矫顽力C H 。在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示。当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线(如图38-1所示),它表示铁磁材料的一个基本特征。它的形状、大小,均有一定的实用意义。比如材料的磁滞损耗就与回线面积成正比磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一个磁化循环过程中所消耗的能量,叫做磁滞损耗。 当从初始状态H =0、B =0开始改变磁场强度H ,在磁场强度H 从小到大的单调增加过程中,不同磁化电流所对应的磁滞回线正顶点的连线叫基本磁化曲线。 退磁方法,从理论上分析,要消除剩磁r B ,只要通一反向电流,使外加磁场刚好等于铁磁材料的矫顽力C H 就可以了,但是通常不知道矫顽力C H 的大小,所以无法确定所通反向电流的大小。我们可以从磁滞回线中得到启示,如果是铁磁材料磁化达到饱和,然后不断改变磁化电流的方向,与此同时逐渐减小磁化电流,一直减小到零,这样就可以达到退磁的目的。 图 38 –1磁滞回线 利用示波器测动态磁滞回线的原理电路如图38-2所示。将样品制成闭合的环形,其上均匀地绕以磁化线圈1N 及副线圈2N 。交流电压1u 加在磁化线圈上,

铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线

铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线 铁磁材料分为硬磁和软磁两类。硬磁材料(如铸钢)的磁滞回线宽,剩磁和矫顽磁力较大(120-20000安/米,甚至更高),因而磁化后,它的磁感应强度能保持,适宜制作永久磁铁。软磁材料(如硅钢片)的磁滞回线窄,矫顽磁力小(一般小于120安/米),但它的磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,故常用于制造电机、变压器和电磁铁。可见,铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性,也是设计电磁机构或仪表的依据之 一。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法,而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。 一 实验目的 1、 掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法 2、 观察磁滞现象,加深对铁磁材料主要物理量(如矫顽力、剩磁和磁导率等)的理解。 二 实验原理 (一)起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线 铁磁材料(如铁、镍、钴和其他铁磁合金)具有独特的磁化性质。取一块未磁化的铁磁材料,譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大,则钢圆环中的磁感应强度B 随激励磁场强度H 的变化如图1中oa 段所示。这条曲线称为起始磁化曲线。继续增大磁化电流,即增加磁场强度H 时,B 上升很缓慢。如果H 逐渐减小,则B 也相应减小,但并不沿ao 段下降,而是沿另一条曲线ab 下降。 B 随H 变化的全过程如下: 当H 按 O →H m →O →-c H →-H m →O →c H →H m 的顺序变化时, B 相应沿 O →m B →r B →O →-m B →-r B →O →m B 的顺序变化。 将上述变化过程的各点连接起来,就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。 从图1可以看出: B H B m B r a b -H m f o H C c d H m -H C -B r -B m e 图 1

物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线

物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化 曲线 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

实验20铁磁材料的磁滞回线及基本 磁化曲线 铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料。如航天、通信、自动化仪表及控制等都无不用到铁磁材料(铁、钴、镍、钢以及含铁氧化物均属铁磁物质)。因此,研究铁磁材料的磁化性质,不论在理论上,还是在实际应用上都有重大的意义。本实验使用单片机采集数据,测量在交变磁场的作用下,两个不同磁性能的铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。

【预习重点】 (1)看懂实验原理图及接线图。 (2)复习示波器的使用方法。 参考书:《电磁学》下册,赵凯华、陈熙谋着,第五、六章;《大学物理学》电磁学部分,杨仲耆等编,第六章。 【仪器】 磁滞回线实验组合仪、双踪示波器。 【原理】 1)铁磁材料的磁化及磁导率 铁磁物质的磁化过程很复杂,这主要是由于它具有磁滞的特性。一般都是通过测量磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间的关系来研究其磁性规律的。

图20—1起始磁化曲线和磁滞回线 图20—2基本磁化曲线

当铁磁物质中不存在磁化场时,H和B均为零,即图20—1中B~H曲线的坐标原点0。随着磁化场H的增加,B也随之增加,但两者之间不是线性关系。当H增加到一定值时,B不再增加(或增加十分缓慢),这说明该物质的磁化已达到饱和状态。Hm 和Bm 分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度(对应于图中a点)。如果再使H逐渐退到零,则与此同时B也逐渐减少。然而H和B对应的曲线轨迹并不沿原曲线轨迹a0返回,而是沿另一曲线ab下降到Br ,这说明当H下降为零时,铁磁物质中仍保留一定的磁性,这种现象称为磁滞,Br 称为剩磁。将磁化场反向,再逐渐增加其强度,直到H=-Hc ,磁感应强度消失,这说明要消除剩磁,必须施加反向磁场Hc 。Hc 称为矫顽力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。图20—1表明,当磁场按Hm →0→-H c →-Hm →0→Hc →Hm 次序变化时,B所经历的相应变化为Bm →Br →0 →-Bm →-Br →0→Bm 。于是得到一条闭合的B~H曲线,称为磁滞回线。所以,当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),它将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗。可以证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明,对于初始态为H=0,B=0的铁磁材料,在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化的过程中,可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线,如图20—2所示。这些磁滞回线顶点的连线称

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