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1、南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,磁性材料实验 一、实验目的和任务 ； 二、实验项目； 三、参考资料 ： 教材及参考书： 1.现代磁性材料原理和应用 主编：R.C. O Handley 化学工业出版社 2002 2.磁学基础与磁性材料 主编：严密等 出版社：浙江大学出版社 2006 实验指导书： 自编磁性材料实验指导书。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,实验一 基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量 1实验目的 1) 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 2) 测定样品的基本磁化曲线，并作出-H曲线。 3) 测定样品的HD、Br、Bs等参数。 4) 学会
2、用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,2实验原理 1) 磁滞回线,图1 铁磁质起始磁化 曲线和磁滞回线,图2 同一铁磁材料的 一簇磁滞回线,图3 铁磁材料与H 关系曲线,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,当磁场按HsO-HD-HsOHDHs次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDSRDS变化，这闭合曲线称为磁滞回线。 2) 磁化曲线 当初始态为HB0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，其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线，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
3、磁化曲线，由此可近似确定其磁导率=B/H，因B与H非线性，故铁磁材料的不是常数而是随H而变化（如图3所示）,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,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磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。,图4 不同铁磁材料 的磁滞回线,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,3) 示波器显示B-H曲线的原理和线路,图5 实验线路,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,根据安培环路定律，样
4、品的磁化场强为：,式中N为励磁绕组，R1为励磁电流取样电阻，U1是交流励磁电压，为样品的平均磁路长度。 根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场下样品的磁感应强度B是测量绕组n和R2C2电路给定的：,式中U2为积分电容C2两端电压，S为样品的截面积。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,3实验仪器 磁滞回线实验仪、数字万用表、示波器等。 将图5中的U1(UH)和U2(UB)分别加到示波器的“X输入”和“Y输入”便可观察样品的动态磁滞回线；接上数字电压表则可以直接测出U1(UH)和U2(UB)的值，即可绘制出B-H曲线；通过计算可测定样品的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力HD以磁导率。,南
5、京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,4实验内容及步骤 1) 电路连接：选择样品，按实验仪上所给的电路接线图连接好线路。令R12.5，置励磁电压U于0位。UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔“”为接地公共端。 2) 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退磁，顺时针方向转动电压U的调节旋钮，观察数字电压表可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针方向转动电压U的调节旋钮，将U逐渐从最大值调为0，这样做的目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即BH0，如图7所示。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,图7 退磁示意图 图8 U2和B的相位差等因素引起的畸变,3) 观察
6、样品在50HZ交流信号下的磁滞回线：开启示波器电源，调节示波器上“X”、“Y”位移旋钮，使光点位于坐标网格中心，调节励磁电压U和示波器的X和Y轴灵敏度，使显示屏上出现大小合适、美观的磁滞回线图形（若图形顶部出现编织状的小环，如图8所示，这时可降低U予以消除）。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,4) 观察基本磁化曲线：按步骤2对样品进行退磁，从U=0开始，逐渐提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一蔟磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线，就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便可观察到该曲线的轨迹。 5) 测绘基本磁化曲线，并据此描绘-H曲线：接通实验仪的电源，对样品
7、进行退磁后，依次测定 U = 0，0.2，0.4，0.63.0V时的若干组H和B值，作B-H和-H曲线。 6) 令U = 3.00V，R12.5测定样品的BS、Br、HD等参数：从已标定好的示波器上读取UX(UH)、UY(UB)值（峰值），计算相应的H和B，逐点描绘作B-H曲线。再由磁滞回线测定样品的BS、Br、HD等参数。,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,5实验数据记录 1) 作B-H基本磁化曲线与-H曲线 2) 描绘动态磁滞回线并计算样品的BS、Br、HD参数。 6思考题 1) 为什么要退磁？如果不退磁，对实验结果会有什么影响？ 2) 为什么测绘磁滞回线时，励磁电压不宜过高或过低？,南京理工大学材料科学与工程系,磁性材料实验,谢谢！,