DH4516C磁滞回线实验讲义.doc

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用示波器观测铁磁材料的
磁化曲线和磁滞回线
DH4516C型磁滞回线测量仪
实
验
讲
义
某某大华科教仪器研究所
某某大华仪器制造某某
的不可逆性与具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先必须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场H=0，B=0；其次，磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减少，不能时增时减。在理论上，要消除剩磁Br，只需通一反向磁化电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力即可。实际上，矫顽磁力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小。我们从磁滞回线得到启示，如果使铁磁材料磁化达到磁饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减少磁化电流，直到于零。如此该材料的磁化过程中就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图4所示。当H减小到零时，B亦同时降为零，达到完全退磁。
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实验明确，经过屡次反复磁化后，B-H的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线〞。通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质。这种反复磁化的过程称为“磁锻炼〞。本实验使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼〞，随时可以获得磁滞回线。
我们把图3中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,a2，…a所连成的曲线，称为铁磁性材料的根本磁化曲线。不同的铁磁材料其根本磁化曲线是不一样的。为了使样品的磁特性可以重复出现，也就是指所测得的根本磁化曲线都是由原始状态〔H=0，B=0〕开始，在测量前必须进展退磁，以消除样品中的剩余磁性。
在测量根本磁化曲线时，每个磁化状态都要经过充分的“磁锻炼〞。否如此，得到的B-H曲线即为开始介绍的起始磁化曲线，两者不可混淆。
3、示波器显示B—H曲线的原理线路
图 5 图 6
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示波器测量B—H曲线的实验线路如图5所示。
本实验研究的铁磁物质是一个环状式样〔如图6所示〕。在式样上绕有励磁线圈N1匝和测量线圈N2匝。假如在线圈N1中通过磁化电流i1时，此电流在式样内产生磁场，根据安培环路定律HL=N1i1，磁场强度H的大小为：
H= 〔1〕
其中L为的环状式样的平均磁路长度。〔在图6中用虚线表示〕。
由图5可知示波器X轴偏转板输入电压为：
Ux=UR=i1R1 〔2〕
由式〔1〕和式〔2〕得：
Ux= H 〔3〕
上式明确在交变磁场下，任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。
为了测量磁感应强度B，在次级线圈N2上串联一个电阻R2与电容C构成一个回路，同时R2与C又构成一个积分电路。取电容C两端电压Uc至示波器Y轴输入，假如适当选择R2和C使R2〉〉1/ωC，如此：
I2= ≈
式中，ω为电源的角频率，E2为次级线圈的感应电动势。
因交变的磁场H的样品中产生交变的磁感应强度B，如此：
E2=N2 =N2S
式中S〔S= 〕为环式样的截面积，设磁环厚度为h如此：
Uy=Uc= = I2dt= E2dt= dB= B 〔4〕
上式明确接在示波器Y轴输入的Uy正比于B。
R2C构成的电路在电子技术中称为积分电路，表示输出的电压Uc是感应
电动势E2对时间的积分。为了如实地绘出磁滞回线，要求：〔1〕R2 〉〉 ；
〔2〕在满足上述条件下，Uc振幅很小，不能直接绘出大小适合需要的磁滞回线。为此，需将Uc经过示波器Y轴放大器增幅后输至Y轴偏转板上。这就要求在实验磁场的频率X围内，放大器的放大系数必须稳定，不会带来较大的相位畸变。事实上示波器难以完全达到这个要求，因此在实验时经常会出现如图7所示的畸变。观测时将X轴输入选择“AC〞，Y轴输入选择“DC〞档，并选择适宜的R1和R2的阻值，可防止这种畸变，得到最优磁滞回线图形。
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这样，在磁化电流变化的一个周期内，电子束的径迹描出一条完整的磁滞回线。适当调节示波器X和Y轴增益，再由小到大调节信号发生器的输出电压，即能在屏上观察到由小到大扩展的磁滞回线图形