用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

用示波器测量铁磁材料磁化曲用示波器测量铁磁材料磁化曲线和磁滞回线线和磁滞回线物理试验教学中心第第1页页试验原理：试验原理：一一 铁磁质磁化特征：铁磁质磁化特征：1 1 铁磁质相对磁导率铁磁质相对磁导率 ，普通在，普通在 之间，有可之间，有可高达高达 。2 2 铁磁材料磁导率不是常数，而是与磁化条件和磁化历史相铁磁材料磁导率不是常数，而是与磁化条件和磁化历史相关。关。将铁磁材料做成环状样品如图：电流将铁磁材料做成环状样品如图：电流I I从从0 0逐步增加逐步增加,H,H也也逐步增加。逐步增加。输入信号输入信号测量仪器测量仪器绕组线圈绕组线圈第第2页页 当电流从当电流从0 0逐步增加，线圈中磁场强度逐步增加，线圈中磁场强度H H也随之增加，这么也随之增加，这么就能够测出若干组就能够测出若干组B,HB,H值。以值。以H H为横坐标，为横坐标，B B为纵坐标，画为纵坐标，画出出B B随随H H改变曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。改变曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。当当H H增大到增大到某一值后，某一值后，B B几乎不再改变，这时铁磁材料磁化状态为磁饱几乎不再改变，这时铁磁材料磁化状态为磁饱和状态。此时磁感应强度和状态。此时磁感应强度B Bs s叫做饱和磁感应强度。叫做饱和磁感应强度。初始磁化曲线初始磁化曲线饱和磁感应强度饱和磁感应强度第第3页页磁导率磁导率 与与H H关系曲线关系曲线第第4页页 3 3 磁滞现象：磁滞现象：铁磁材料磁化过程是不可逆。铁磁材料磁化过程是不可逆。反向减小反向减小H H到到0 0，则，则B B沿沿dede到到B Br r。H H按原方向增加经按原方向增加经efef到到H Hc c；继续增大继续增大H H，则，则B B沿沿fafa回到原来饱和状态。回到原来饱和状态。当铁磁质到达饱和当铁磁质到达饱和后，减小后，减小H H，B B沿图沿图abab下降；当下降；当H=0H=0时时B BB Br r，称为剩磁。，称为剩磁。当当H HH Hc c时，时，B=0B=0，bcbc段是退磁曲线段是退磁曲线 H Hc c称为矫顽力；反称为矫顽力；反向继续增大向继续增大H H，铁，铁磁质反向沿磁质反向沿cdcd段到段到达饱和；达饱和；-Hc-BrBr第第5页页不一样铁磁质含有不一样形状磁滞回线，按矫顽不一样铁磁质含有不一样形状磁滞回线，按矫顽力大小，铁磁材料可分为：力大小，铁磁材料可分为：软磁材料：矫顽磁力很小软磁材料：矫顽磁力很小 ，适合于做变压器、，适合于做变压器、电机中铁芯等。电机中铁芯等。硬磁材料：矫顽磁力很大，惯用做永磁体。硬磁材料：矫顽磁力很大，惯用做永磁体。惯用在电表、收音机、扬声器中。惯用在电表、收音机、扬声器中。矩磁材料：它磁滞回线靠近于矩形，能够用做矩磁材料：它磁滞回线靠近于矩形，能够用做 “记忆记忆”元件。元件。第第6页页二二 试验原理：试验原理：试验原理图试验原理图 可调变压器可调变压器可调变压器可调变压器输出范围输出范围0 0100V100V电源电源交流伏特表交流伏特表接地端接地端UxUy负极正极第第7页页试验设计思想：试验设计思想：假如希望在示波器上显示出被测铁磁材料磁滞回线，必假如希望在示波器上显示出被测铁磁材料磁滞回线，必须使输入到示波器须使输入到示波器X X偏转板上电压偏转板上电压U Ux x与磁场强度与磁场强度H H成正比，成正比，同时使输入到示波器同时使输入到示波器y y偏转板上电压偏转板上电压U Uy y与铁磁材料中磁感与铁磁材料中磁感应强度应强度B B成正比成正比该式表明了在交变磁场下，任一时刻输入到示波器上电该式表明了在交变磁场下，任一时刻输入到示波器上电压降压降U Ux x与磁场强度与磁场强度H H 成正比。成正比。输入到示波器输入到示波器y y偏转板上电压偏转板上电压U Uy:y:为了得到和铁磁材料中瞬时磁感应强度为了得到和铁磁材料中瞬时磁感应强度B成正比成正比Uy值，值，采取电阻采取电阻R2和电容和电容C组成积分电路。组成积分电路。R R1 1上电压上电压U Ux x（取（取R R1 1 远小于线圈远小于线圈N N1 1阻抗）阻抗）第第8页页线圈线圈N1中交变磁场中交变磁场H在铁磁材料中产生交变磁感应强在铁磁材料中产生交变磁感应强度度B，所以在线圈，所以在线圈N2中产生感应电动势中产生感应电动势 ，其大小用，其大小用公式（公式（2）表示）表示（2）是线圈是线圈N2中产生感应电动势中产生感应电动势分别是线圈分别是线圈N2匝数和截面积匝数和截面积当当时，时，第第9页页该该式式表表明明示示波波器器垂垂直直偏偏转转板板上上电电压压，即即电电容容两两端端电电压压UyUy是正百分比于磁感应强度是正百分比于磁感应强度B B。电容电容C两端电压：两端电压：（2 2）代入）代入（3 3）（3）（4）第第10页页用示波器测量用示波器测量 ：电源开关辉度调整聚焦调整标尺亮度调整标尺亮度调整第第11页页CH1通道偏转因数旋钮CH1通道偏转因数微调旋钮，测量时旋到CAL处CH1位移调整旋钮CH2通道各旋钮功效与CH1相同第第12页页 屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮状态屏幕上显示磁滞回线时，示波器各旋钮状态XYNorm或或CH1CH2ACACCALCAL第第13页页定标：定标：a a点坐标是点坐标是从从Ux与与H，Uy与与B关系式，可计算出关系式，可计算出H，B值值所谓对示波器定标，就是用所谓对示波器定标，就是用H H0 0，B B0 0表示示波器上每大格对应表示示波器上每大格对应磁场强度磁场强度H H和磁感应强度和磁感应强度B B值。有公式：值。有公式：a(nx,ny)第第14页页试验内容：试验内容：1 1、熟悉示波器各旋钮作用，学会用示波器测量电压；、熟悉示波器各旋钮作用，学会用示波器测量电压；2 2、按照试验原理图正确连接线路，在确认调压器输出、按照试验原理图正确连接线路，在确认调压器输出为为0 0伏后，接通电源；伏后，接通电源；3 3、对被测样品退磁（将输出电压升至对被测样品退磁（将输出电压升至80V80V，再将电压由，再将电压由80V80V逐步降到逐步降到0V0V）；）；4 4、用、用80V80V时磁滞回线对示波器时磁滞回线对示波器H H轴、轴、B B轴进行定标（计算轴进行定标（计算示波器上每格对应示波器上每格对应H0H0，B0B0值）。值）。5 5、用列表法计算出不一样电压下磁滞回线顶点对应、用列表法计算出不一样电压下磁滞回线顶点对应B B，H H值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和8080伏时磁滞伏时磁滞回线并计算回线并计算8080伏时伏时HmHm，BmBm，HcHc，BrBr值。值。第第15页页