上海交通大学物理实验报告（大二上）磁性材料基本特性的研究报告9.doc

实 验 报 告 姓 名：张伟楠 班 级：F0703028 学 号：5070309108 实验成绩： 同组姓名： 实验日期：08.09.22 指导教师： 批阅日期： 磁性材料基本特性的研究 【实验目的】 通过本实验进一步了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽磁力，剩磁，磁导率的理解； 利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞曲线； 测定所给定的铁磁材料的居里温度。 【实验原理】 1．磁化性质??? 一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M、磁场强度H来描述，它们满足一定的关系 ???? μr的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。 H和B之间满足线性关系，B =μH，而铁磁性介质的m B 与H 之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。 ? ? ?图一 B~ H曲线? 图二 μ~ T曲线 它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着H的增加，B缓慢的增加，此时μ 较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ 也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ 值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率μ是磁场H的函数。B-H曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率μ 还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度TC。 2．磁滞性质??? 铁磁材料另一重要的特性是磁滞现象。当铁磁材料磁化时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与磁化的历史有关，因此形成磁滞回线。其中有两个重要的物理量，剩余磁感应强度和矫顽力。各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。 3．用交流电桥测量居里温度 ?????? 铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用如图所示的RL交流电桥， 图三 RL交流电桥 ? 在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率ω为信号发生器的角频率。选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响。 4．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线 图四 测量磁化曲线和磁滞回线电路图 本实验研究的是闭合状的铁磁圆环样品，平均周长为L，励磁线圈的匝数为N1，若励磁电流为i1时，在样品内满足安培环路定律 HL=N1i1 ??? 在示波器横轴的偏转板的输入电压为 uR1大小与磁场强度H成正比。 ??? 设样品的截面积为S，匝数为N2的次级线圈中根据电磁感应定律，同样可分析得到电容两端的电压与磁感应强度的关系。 ?????????????? 上式表明Y轴输入的大小uC与磁感应强度B成正比。 【实验数据记录、实验结果计算】 各原件参数： 测量磁性材料的饱和磁滞曲线 ●型号发生器 频率 f = 1.381kHz 峰峰值 ●特殊点数据 A -A 69.0 -62.0 0 0 297 -306 0 0 61.0 -63.5 114.0 -114.5 说明： 的测量，当万用表的单位是V时，精确到0.001V，单位是mV时，精确到0.1mV，所以将单位都统一为mV之后，数据的有效位数会有不一致之处。 可得： ●总数据点 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 297 175 97.0 32.0 0 -39.0 -62.0 -84.0 -104 114.0 100.0 87.5 70.0 61.0 30.0 0 -50.0 -71.5 序号 10 11 12 13 14 15 16 17 18 -204 -306 -163 -100 -54.0 0 38.0 69.0 96.0 -100.0 -114.5 -100 -90.0 -80.0 -63.5 43.5 0 50.0 序号 19 20 21 144 173 297 80.0 90.0 114.0 换算公式 序号 1 2 3 4 5 6