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磁化曲线与磁滞回线的研究

现代物理实验电磁学实验指导

磁化曲线与磁滞回线的研究

一、实验目的

1.了解铁磁质在磁场中磁化的原理及其磁化规律。

2.学习使用双踪示波器测绘基本磁化曲线和磁滞回线。

3.测定样品的磁滞回线,确定矫顽力,剩磁感应强度,最大磁感应强度等参数。

二、实验仪器

双踪示波器,CZY-1型磁滞回线实验仪

三、实验原理

磁性材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储的磁盘等都采用磁性材料。磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。通过实验不仅能掌握用示波器观察磁滞回线,以及基本磁化曲线的基本测量方法,而且能从理论和实际应用上加深对铁磁材料的认识。

铁磁材料分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于矫顽磁力Hc的大小不同。硬磁材料的磁滞回线宽,剩磁和矫顽力大(达到120~20000A/m以上),因而磁化后,其磁性可长久保持,适宜做永久磁铁。软磁材料的磁滞回线窄,矫顽力Hc一般小于120A/m,但其磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性,是设计电磁机构和仪表的重要依据之一。

磁学量的测量一般比较困难,通常利用相应的物理规律,将磁学量转换为易于测量的电学量。这种转换测量法是物理实验中常用的基本测量方法。测绘磁化曲线和磁滞回线常用冲击电流计法和示波器法,是磁测量的基本方法。第一种方法准确度较高,但较复杂;后一种方法虽准确度低,但却具有直观、方便迅速以及能在脉冲磁化下测量的优点。本实验采用示波法。

1、磁化曲线

如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质,则磁场将明显增强,此时铁磁物质中的磁感应强度比没放入铁磁物质时电流产生的磁感应强度增大百倍,甚至在千倍以上。铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B有如下的关系:

B H

对于铁磁物质而言,磁导率 并非常数,而是随H的变化而变化的物理量,即 f(H),为非线性函数。所以B与H也是非线性关系,如图(1)所示:

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