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用示波器觀測鐵磁材料的動態磁化特性曲線

基礎物理實驗34南開大學基礎物理實驗教學中心

基礎物理實驗室一．目的要求1.掌握用示波器觀測鐵磁材料動態磁化特性曲線的原理和方法。2.了解用調輝法觀察磁滯現象及用模擬法觀察渦流大小對磁滯回線形狀的影響。二．引言

鐵磁材料的動態磁化特性曲線是指其在交變磁場磁化下，所得到的B—H關系曲線。即動態磁滯回線、動態技術磁化曲線等。就磁滯回線來說，靜態磁滯回線的形狀與磁化場的大小有關，而動態磁滯回線不僅與磁化場的大小有關，還與磁化的頻率有關。不同的磁化場，不同的頻率，磁滯回線的形狀往往不同。在測量靜態磁滯回線時，鐵磁樣品中僅存在磁滯損耗，而測量動態磁滯回線時，樣品中不僅有磁滯損耗，還有渦流損耗，因此，同一材料樣品在相同大小磁化場磁化下，動態磁滯回線較之靜態磁滯回線橫向加寬，即封閉曲線內面積大一些，這表明交變磁化的損耗加大。本實驗采用示波器法觀測鐵磁材料樣品即變壓器鐵芯的動態磁化特性曲線。示波器測量法具有直觀、方便和迅速等優點，并能在交變磁場下實時在線觀測這些動態磁化特性曲線。同時利用示波器的調輝功能可觀察到鐵磁材料的磁滯現象，也可模擬觀察渦流大小對磁滯回線形狀的影響，使學生對磁滯和渦流兩個重要的物理現象有深入的理解。由于線圈通以交變正弦電流，故樣品內的H為：

H＝Hmsinωt而由于B與H間的非線性關系，B表現為如圖的復雜函數關系：B＝f(t)，仍然是時間的周期性函數。（可按傅立葉級數展開）一般而言，由于B與H的非線性關系，當H=Hmsinωt時，除基波外，磁感應強度B與感應電壓(由B的變化產生)都將包含奇次項高次諧波，因而使感應電壓訊號失真。實際工作中往往提出如何減小這些高次諧波的問題。

在簡諧（正弦）變化的交變磁場作用下，B也是諧振（正弦）變化，但有一相位差。四、測量方法-1磁場強度H的大小為：

磁感應強度B的大小為：四、測量方法-2觀察磁滯現象

四．儀器用具雙蹤示波器一臺，信號發生器一臺，自耦變壓器、隔離變壓器及待測變壓器各一只，電阻RH及電阻箱R、及電容C等。五．實驗內容

1.觀測變壓器鐵芯的動態技術磁化曲線2.觀測動態磁滯回線3.觀察磁滯現象。六．注意事項1.調壓變壓器的輸入、輸出端不得接錯，用后一般置輸出電壓為零。接線或拆線時調壓變壓器的電源插頭要拔掉。測量時勿碰調壓變壓器的裸露部分，以免觸電。2.測量時將示波器上的耦和開關撥至“DC”端，并使示波器上出現的磁滯回線和熒光屏上的坐標原點對稱，兩通道上的微調鈕向右旋至最大。3.示波器熒光屏上的光點和波形不可過亮，光點不可長時間停留一點，以免燒損熒光屏。波形也不得長久超出屏外。八．思考題1.如果給示波器加的交流調輝電壓頻率略高于50HZ，熒光屏上的磁滯回線亮線段沿

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