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11.docx

实 验 报 告姓 名：罗宇龙 班 级：F0703028 学 号：5070309014 实验成绩：同组姓名：无 实验日期：2008.10.20 指导教师：助教13 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；对软磁铁氧体材料居里温度及动态磁滞回线的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解；通过本实验进一步掌握利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线的方法；通过所选定的实验方法，确定并研究实验结果的精度、误差因素及解释有关的实验现象。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的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。对非铁磁性的各向同性的磁介质，和之间满足线性关系，，而铁磁性介质的 、 与 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。?它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着的增加，缓慢的增加，此时较小；而后便随的增加急剧增大，也迅速增加；最后随增加，趋向于饱和，而此时的值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率是磁场的函数。曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，随的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率还是温度的函数，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，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本实验研究的是闭合状的铁磁圆环样品，平均周长为，励磁线圈的匝数为，若励磁电流为时，在样品内满足安培环路定律在示波器横轴的偏转板的输入电压为这表明横轴输入的大小与磁场强度成正比。设样品的截面积为，匝数为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。上式表明轴输入的大小与磁感应强度成正比。数据处理原始数据：用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线按照图4连接电路图，将两个信号输入示波器，然后调节示波器的相关属性，在示波器上得到铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。然后利用示波器的相关性质读出数据，得到结果如下：75.6156.520.942 0.588 40.812611.302 0.474 31.6101.58.753 0.382 24.450.56.759 0.190 20.405.651 0.000 0-930.000 -0.350 -4.4-102.5-1.219 -0.385 -20.4-128-5.651 -0.481 -40.8-147-11.302 -0.553 -75.4-166-20.886 -0.624 -27.2-102.5-7.535 -0.385 -21.2-50.5-5.873 -0.190 -17.20-4.765 0.000 0830.000 0.312 10.3101.52.853 0.382 20.61185.706 0.444 40.613711.247 0.515 其中 且 , B将数据处理后在Origin中作图如下所示：看这个图像，还算比较理想，说明我的实验基本正确。经过读图得到：从数据可以看出，实验有一定的误差，但是误差较小，在允许的范围之内。用交流电桥测量居里温度按照电路连接平衡点桥，在放入氧化铁之前，测量电桥基本平衡；之后放入氧化铁，用加热电源加热，测量数据如下： 62.133.381.819.967.233.282.319.173.333.282.918.477.13383.617.777.832.384.316.978.430.784.916.578