实验序号：3　　　　　　　　实验项目名称：磁滞回线测量

 

第二篇：铁磁质磁滞回线的动态测量

第24卷1期20xx年3月

文章编号:1001-2443(2001)01-0069-02

安徽师范大学学报(自然科学版)

JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)Vol.24No.1Mar.2001

铁磁质磁滞回线的动态测量

姚有峰, 沈金玲

(皖西学院物理系,安徽六安 237012)

摘要:本文介绍了如何利用示波器观察和测量铁磁质的动态磁滞回线、剩磁、矫顽力等.并通过实验说明了铁磁质的磁化特性不仅与材料自身性质有关,还与磁化场的波形及频率有关.关键词:铁磁介质;磁化曲线;磁带回线中图分类号: 文献标识码:

铁磁质的磁化特性不仅与材料自身的性质有关,还与材料形状、磁化场频率及波形有关.本文从实验出发,介绍了如何通过示波器观察和测量铁磁质的基本磁化曲线、动态磁滞回线、剩磁、矫顽力等.

要测量B,必须对E积分,联想到积分电路,在

测量线圈的输出端用RC电路作为积分元件,在满足R2mXc、R2mXL的条件下,电容C上的电压瞬时值为:

N2Suc=cRdt=-RC22

1 测量原理

测量电路如图1.首先,把待测铁磁介质制成镯环形,使之不受自身漏磁场的影响,并使介质能够均

匀地磁化.环内绕上两组线圈,磁化线圈N1沿环形周边均匀地缠绕,测量线圈N2可以集中缠绕.当磁化线圈N1中有磁化电流I流过时,介质被磁化,磁化后的磁场强度H由下式计算:

N1

H=, (L为磁环周长)

L

利用示波器测量磁场强度H,需要把H转化为电压,为此,在磁化电流回路里串联一只电阻R1,则

LR1

uR1=IR1=NH,

1这样,就把磁场强度的测量转化为对电阻端电压的测量了

.

同样,把磁感应强度B转化为电容两端的电压便于用示波器测量.

2 实验方法

2.1 磁滞回线的测量

本实验所用的磁环为冲击电流计附件螺绕环,磁化线圈1000匝,测量线圈100匝.实验电路如图2(a).把电阻R1上的电压信号uR1输入到示波器X轴,把电容两端电压uc输入到Y轴.示波器型号为DC4322.X轴和Y轴的/V/DIV0均置在/10的位置./T/DIV0置/X-Y0位置.磁化信号us为15V、50Hz的正弦波电压,如图2(b).接通电源后,示波器的屏幕上显示如图2(c)所示的曲线,这是铁磁介质的B-H曲线,即铁磁介质的动态磁滞回线,它反映出铁磁介质具有磁滞现象,介质的磁化规律不是线性的,而且与磁化历史有关.不断增加磁化信号的幅度,屏幕上回线所包围的面积也逐渐增大,但当磁化信号的幅度增大到一定值时,回线所包围的面积几乎不

图1

当线圈N1流过磁化电流时,测量线圈N2两端将产生感应电动势:

E=-d7/dt,而7=N2SB,(S为磁环面积)即

E=-N2S

或B=-Edt.

dtN2S

再增加,这条回线称为极限磁滞回线.它与Y轴的

交点称为剩磁Br,反映介质记忆能力的大小;与X轴的交点称为矫顽力Hc,反映出介质是硬磁还是软磁材料.Hc大于10000安/米的为硬磁材料,小于1安/米的为软磁材料.实验中把磁化信号的频率升高,当大于1KHz时,磁滞回线变成椭圆状.反应出铁磁介质的磁化特性随磁化信号的频率变化而变化.

收稿日期:2000-09-20

:,,

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安徽师范大学学报(自然科学版)20xx年

化曲线(从a到b),以及退磁曲线(从b回到a).这族曲线每环的面积反映出磁化场由于磁滞现象、涡流及磁粘性所消耗的能量.利用这族曲线能够测量铁磁介质的饱和磁化强度、起始磁导率和最大磁导率.连接各回线顶点所得到的曲线称为基本磁化曲

图2(

a)

线,这条曲线是电机工程计算中的重要依据

.

图

3(a)

图2(b)

图3(b)

实验中,可以将磁化信号改为幅度逐渐增大后

图2(c)

又逐渐衰减的低频正弦波调幅信号,这样能够观察到充磁和退磁的全过程,也可以把交流信号叠加在直流信号上一并加入磁化线圈,观察在某一象限的磁滞回线和局部小磁滞回线.

采用这种方法,测量迅速、简便、误差小、特别是直观性强,在教学过程中,有利于学生对铁磁介质材料性能的理解和掌握.

2.2 磁滞回线族的测量

磁化信号幅度的增大或减小,显示出包围面积不等的磁滞回线,那么若采用幅度随时间呈衰减变化的正弦波信号,能够观察到铁磁介质的磁滞回线族.

测量方法同前,磁化信号采用如图3(a)所示的信号电压,实验中利用频率为60Hz的矩形脉冲经微分嵌位后的正向尖脉冲去触发振荡频率为300Hz的待振的文氏电桥振荡器而获得.将此信号输入到磁化线圈N1中,示波器的屏幕上显示出如图3(b)的曲线,这条曲线亦是铁磁介质的B-H曲线,称为铁磁介质的动态磁滞回线族.这族曲线包括起始磁

参考文献:

[1] 赵凯华,陈熙谋.电磁学[M].北京:高等教育出版社,1986.[2] (苏)A.B.福莱姆坎著.尤得斐译.电气测量[M].北京:机械工

业出版社,1986.

[3] 林抒,龚镇雄.普通物理实验[M].北京:人民教育出版社,

1982.

THELOOP-LINEDYNAMICMEASUREOFFERROMAGNETHYSTERESIS

YAOYou2feng, SHENJin2ling

(DepartmentofPhysics,WanxiCollege,Lu.an,Anhui,237012,China)

Abstact:Itisintroducedinthefollowingessaythathowtowatchandmeasurethedynamichysteresisloop-line,residualmagnetandcoerciveforceofferromagnetthroughanoscillographandillustratebyexperimeatthattheferromagnetmagnetismisrelevanttoitsownqualityandthewaveandfrequencyofmagneticfield.