动态磁滞回线.doc

磁场分布测量
[实验目的]
（1） 学习电磁感应发测磁场的原理
（2） 学习用探测线圈测量载流线圈的磁场的方法
（3） 验证矢量叠加原理
（4） 了解亥姆霍兹线圈磁场的特点
[实验原理]
导线中通以变化电流时，周围空间产生变化磁场，处于其中的闭合回路将会有感应电动势产生，通过测量此电动势大小就可以计算出磁场的量值。
mV
当交流数字电压标内阻远大于探测线
圈的电阻时，其读数U有：
n 即可得：
T

[实验步骤]
（1） 分别测量两个单个圆线圈通电流时沿轴线方向的磁场分布，并测出轴外M点的磁感应强度的大小和方向。按矢量叠加原理算出合磁场。再将两个圆线圈串接起来，测量沿轴线上各点的磁场分布，并测出轴外M点的磁场大小和方向。
（2） 测量亥姆霍兹线圈轴线附近的磁场分布情况。除已测得的轴上各点的磁场外，再在轴线中点附近两侧各测若干点的磁感应强度大小和方向。
[数据处理]
编号：15
探测线圈N=4200 Rs=2.81
Rs I=14.50mV d0=1.20cm
源线圈 R=10.9cm N0=500

①表格中的θ指磁场方向与圆线圈轴线方向的夹角，记录θ角时应注明磁场相对于轴线的正方向。
测量圆线圈轴线上各点磁场及验证矢量叠加原理的数据表格如下：

I通电
II通电
I、II串联

Umax/mV
B/T

Umax
B

Umax
B

0
7.72
1.34443E-05
-1
2.13
3.70936E-06
-4
10.94
1.90518E-05
-2
2
7.31
1.27302E-05
-2
3.03
5.27669E-06
-3
11.54
2.00967E-05
-2
4
6.21
1.08146E-05
-1
4.24
7.38389E-06
-1
11.66
2.03057E-05
-2
6
4.87
8.48102E-06
-4
5.6
9.75231E-06
-2
11.76
2.04798E-05
-2
8
3.61
6.28676E-06
-3
6.89
1.19988E-05
-2
11.73
2.04276E-05

10
2.59
4.51044E-06
-4
7.78
1.35487E-05
-2
11.49
2.00096E-05

M
9.36
1.63003E-05
20
3.19
5.55533E-06
-32
12.44
2.16641E-05
7

②单线圈通电时磁场与理论值对比（B单位为T）
x(cm)
I线圈通电时(T)
理论值(T)
I线圈偏差%
0
1.34443E-05
1.48646E-05
9.55516181
2
1.27302E-05
1.41443E-05
9.997418562
4
1.08146E-05
1.22984E-05
12.06500258
6
8.48102E-06
9.99387E-06
15.13776429
8
6.28676E-06
7.78812E-06
19.27759048
10
4.51044E-06
5.94746E-06
24.16188929

x(cm)
II线圈通电时(T)
理论值(T)
II线圈偏差%
1
1.35487E-05
1.46789E-05
7.699045703
3
1.19988E-05
1.33225E-05
9.93553654
5
9.75231E-06
1.11622E-05
12.6307418
7
7.38389E-06
8.85535E-06
16.61659905
9
5.27669E-06
6.81564E-06
22.57959298
11
3.70936E-06
5.1836E-06
28.44046184

③利用矢量叠加原理对个点所测得的结果进行叠加并与综合测量结果进行比较：

Umax/mV
θ

叠加计算结果
综合测量
偏差(%)
叠加计算结果
综合测量
偏差(%)
0
9.85
10.94
9.98
-1.65
-2
-17.57
2
10.34
11.54
10.40
-2.29
-2
14.65
4
10.45
11.66
10.38
-1.00
-2
-50.00
6
10.47
11.76
10.98
-2.93
-2
46.51
8
10.50
11.73
10.49
-2.34

10
10.37
11.49
9.76
-2.50

M
11.60
12.44
6.75
7.48
7
6.91

④对单个线圈轴上各点的磁场分布，应画出B-x曲线，并比较试验值与由式（3.9.9）算得的理论值之间是否一致。（见附件。）
⑤测量亥姆霍兹线圈的磁场情况。根据测量结果，对其磁场均匀情况作一个简单说明。
编号
坐标
Umax/mV
B (T)
1
(2,6)
11.69
2.03579E-05
2
(-2,5)
11.60
2.02012E-05
3
(3,4)
11.72
2.04102E-05
4
(-2,8)
11.60
2.02012E-05

由上表可以看出，亥姆霍兹线圈内磁场分布基本上是均匀的。
[误差分析及总结]
本次实验值与理论值偏差较大，且随x约程次方关系增长，但分布情况总体一如预计，故考虑系统误差。
但也有一部分原因是由于我操作所致。由于我每次测量完都要校正一遍电压值，所以速度较慢。以至于没有测Q点的电压值。另外，I值由于我的计算错误，使I变为了5.16mA，但是由于书上的要求是5mA左右，所以造成的误差应该比较小。总之由于我实验速度较慢所以后来比较急躁，出了一些错误。应在以后的实验中改正。

用示波器测动态磁滞回线
[实验目的]
（1） 了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法；
（2） 根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值
（3） 进一步学习示波器显示利萨如图形的方法。
[实验原理]

T MS R2

~220V N1 N2 C Y X
R1 8
2

测动态磁滞回线的实际电路

R0
T
~220V 200 Y X
R1

标定H的线路图

R2
T M
~220V C Y X

标定B的线路图
1、u1(X输入)与磁场强度H成正比。
2、uc(Y输入)在一定条件下与磁感强度B成正比：
忽略副线圈N2自感电动势的大小，不考虑相位差，对时间积分后有：
3、 X轴（H轴）的标定
X轴光点每偏转1小格所代表的磁场强度H值为：
4、 Y轴（B轴）的标定
Y轴光点每偏转1小格所代表的磁感强度B值为：
[实验步骤]
1、显示和观察动态磁滞回线：
（1） 连接电路，电流表A置500mA量程。
（2） 将光点调至中心，逐渐增大磁化电流，使B达到饱和，记住此时磁化电流I值
2、测量动态磁滞回线：
（1） 退磁
（2） 调电流至I，以小格为单位测若干B、H的坐标值。注意回线顶点、剩磁与矫顽力三个点的读数。
3、标定：如原理图进行。
[数据处理]
1、标定
(1) 标定H
当I等于202.5mA时，对应的Lx为10格，所以一格所对应的H为

(2) 标定B
当I等于105mA时，对应的Lx为20格，所以一格所对应的B为

2、数据记录：

N1=_____400 N2=__100____ S=_3.26cm2 l=__0.19m____ M=__0.1H____
测量
B(格)
0.0
0.0
5.0
5.0
10.0
10.0
15.0
15.0
17.0
B(值)
0
0
0.2275
0.2275
0.455
0.455
0.6825
0.6825
0.7735
H(格)
0.9
-1.3
1.3
-1.1
1.8
-0.8
2.4
-0.3
0.0
H(值)
54.261
-78.377
78.377
-66.319
108.522
-48.232
144.696
-18.087
0
B(格)
20.0
20.0
25.0
25.0
30.0
30.0
26.3
32.2
32.3
B(值)
0.91
0.91
1.1375
1.1375
1.365
1.365
1.19665
1.4651
1.46965
H(格)
0.6
3.1
1.8
4.6
3.4
7.5
5.0
5.0
10.0
H(值)
36.174
186.899
108.522
277.334
204.986
452.175
301.45
301.45
602.9
B(格)
35.0
34.6
36.8
36.0
36.8
38.0
37.3
38.1
39.8
B(值)
1.5925
1.5743
1.6744
1.638
1.6744
1.729
1.69715
1.73355
1.8109
H(格)
10.1
15.0
15.0
20.0
25.0
25.0
30.0
30.0
40.0
H(值)
608.929
904.35
904.35
1205.8
1507.25
1507.25
1808.7
1808.7
2411.6

Hc=54.3A/m Br= 0.774T Bs=1.81T
作图见附件。
[结果分析]
本次实验部分结果有误。由上表中B=0时的两个H值不是互为相反数可以知道在做实验时没有将光点对在 （1，0）这一点，所以Hc和Br是不准确的，L应该等于(1.3+0.9)/2=1.1。相对应的Hc是1.1×60.29=66.32HA/m。Br只能由图在B=0.2处读数得到。这是由于我在调整仪器的时候没有调准确所致。