2016磁滞回线的测量(实验报告)(1).docx

?用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线?
石家庄铁道大学物理实验中心
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1、示波器显示B—H曲线原理线路
由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。因此，测量装置必须具备三个功能：
提供使样品磁化的可调强度的磁场〔磁化场〕
② 可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度
③ 可定量显示样品的磁化过程
图4 磁滞回线的测量原理图
图4是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量装置原理图：首先将待测的铁磁物质制成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈N1匝，由它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈N2匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化过程。
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如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，假设在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律:
，
即：I1
R1两端电压U1为： U1= I1 R1= H (1)
由〔1〕式可知，假设将电压U1输入示波器 X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。
为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。根据电磁感应定律：
即： ε=-)
B=-
为了获得与B相关联的电压数值〔因示波器只接收电压〕，在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适中选择R2与电容C，使R2 那么电容两端的电压Uc为：
Uc= (2)
由〔2〕式可知，假设将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。
这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。
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2、示波器的定标
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。即：确定示波器的X轴的每格代表多少H值(A/m)，Y轴每格代表多少B(T)。
在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为的标准元件的情况下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；那么：
UX=SxX ； UY=SYY (3)
将〔3〕代入〔1〕、〔2〕得：
H= (4)
B= (5)
四、实验内容
(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期
1、实验前准备
①将“动态法磁滞回线实验仪〞频率输出调节为100Hz，幅度值适中；
②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节X、Y位移旋钮使光点居中