大学物理实验报告-磁滞回线的研究.doc

磁滞回线研究
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实验目的:a. 研究磁性材料的动态磁滞回线;
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c. 利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度B,磁场强度H
实验仪器:普通型磁滞回线实验仪DH 4516。
实验原理:当材料磁化时,磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关,而且决定于磁化的历史情况,-1所示。曲线OA表示铁磁材料从没有磁性开始磁化,磁感应强度B随H的增加而增加,称为磁化曲线。当H增加到某一值HS时,B几乎不再增加,说明磁化已达到饱和。材料磁化后,如使H减小,B将不沿原路返回,而是沿另一条曲线ACA下降。当H从-HS增加时,B将沿A’C’A曲线到达A,形成一闭合曲线称为磁滞回线,其中H=0时,,Br称为剩余磁感应强度。要使磁感应强度B为零,就必须加一反向磁场-Hc, Hc称为矫顽力。为了使样品的磁特性能重复出现,也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态(H=0,B=0)开始,在测量前必须进行退磁,以消除样品中的剩余磁性。
1 .示波器测量磁滞回线的原理
-2所示为示波器测动态磁滞回线的原理电路。将样品制成闭合的环形,然后均匀地绕以磁化线圈N
1及副线圈N2,即所谓的罗兰环。交流电压u加在磁化线圈上,R1为取样电阻,其两端的电压u1加到示波器的x轴输入端上。副线圈N2与电阻R2和电容串联成一回路。电容C两端的电压u加到示波器的y输入端上。

(1)ux(x轴输入)与磁场强度H成正比,若样品的品均周长为,磁化线圈的匝数为N1,磁化电流为i1(瞬时值),根据安培环路定理,有H=N1 i1,而,所以
(1)
由于式中R1、和N1皆为常数,因此,该式清楚地表明示波器荧光屏上电子束水平偏转的大小(u1)与样品中的磁场强度(H)成正比。
(2)uC(y轴输入)在一定条件下与磁感应强度B成正比
设样品的截面积为S,根据电磁感应定律,在匝数为N2的副线圈中,感应电动势应为
(2)
此外,在副线圈回路中的电流为i2且电容C上的电量为q时,又有
(3)
考虑到副线圈匝数N2较小,因而自感电动势未加以考虑,同时,R2与C都做成足够大,使电容C上的电压降(uc=q/C)比起电阻上的电压降R
2i2小到可以忽略不计。于是式(3)可以近似的改写为
(4)
将关系式代入式(4),得
(5)
将上式与式(2)比较,不考虑其负号(在交流电中负号相当于相位差±π)时,应有

将两式两边对时间积分,由于B和uc都是交变的,故积分常数为0。整理后得
(6)
由于N2、S、R2和C皆为常数,因此该式表明了示波器的荧光屏上竖直方向偏转的大小(uc)与此干起那股(B)成正比。
由此可见,在磁化电流变化的一周期内,示波器的光点将描绘出一条完整的磁滞回线,并在以后每个周期都重复此过程,这样在示波器的荧光屏上将看到一稳定的磁滞回线图线。
(3)测量标定
本实验不仅要求能用示波器显示出待测材料的动态磁滞回线,而且要能使用示波器定量
观察和分析磁滞回线。因此,在实验中还需确定示波器荧光屏上x轴(即H轴)的每一小格实际代表多少磁场强度,y轴(即B轴)的每一小格实际代表多少磁感应强度,这就是测量标定问题。

1)x轴(H轴)标定
x轴标定操作的目的是标定H。具体而言就