M为互感器环状磁性材料取样电阻电流换向开关选择测量开关复位按钮开关可调电源*H的测量:磁化场H可以表示为:H=N1I0/L上式中I0表示通过初级线圈的磁化电流,L为环型磁性材料的平均周长。H的变化是通过改变I0实现的,因此H的测量就转换成了I0的测量。但是计算机不能直接采集I0的信号,需通过采样电阻R0将I0转化成与H成正比的电压信号Ux。于是:H=N1Ux/LR0*B的测量:本实验中通过电子积分器测量B。电子积分器是一种实现积分运算的电路,通过对连续变化的感应电动势进行累加,来测量随时间变化的磁场。电子积分器由运算放大器、R、C组成。电子积分器的输出电压U0表示为:*上式中Ui是积分器的输入电压,Uc是积分器在0时刻的输出电压,Uc可以通过在测量之前对电容C放电使之为0,这样上式就简化成由上式可见积分器的输出电压U0正比与输入电压Ui对时间的积分。式中的负号表示U0与Ui反位相。*参照图中,在测量电路中,单调地改变流过N1中的电流I0,样品内部的磁场H发生变化,此时在N2中,将产生感应电动势ε,ε的大小为:式中,S为环状磁性材料的横截面积。将N2接到积分器的输入端,对ε积分,得到:*上式中τ为时间常数,由电路参数决定;B0是样品中的剩磁,只要在正式测量之前将样品退磁,即可使B=0。实验中只要单调、缓慢地改变磁化电流I,计算机就可以同步画出H-B关系相对应的曲线Ux-U0的曲线,U0,Ux的大小可以分别从计算机所绘的曲线上求得。*τ的确定
τ的大小可以用互感器M测定。实验时K2选择2。用互感器替代样品线圈。改变流过M的电流I,则M产生的电动势ε1为对ε1积分,积分器的输出电压:*由此可得,当电流I从0逐渐增加到互感器的额定电流值时,计算机将绘出一条直线,则B即为*四、实验设备静态磁特性参数测量仪,直流电源,计算机*五、实验步聚:1.打开电脑和测量仪的控制面板。2.接入样品后,调节“平衡”旋钮,使得数字表上的读数基本保持不变。3.在测量条件、参数和显示区域设定后,按下“记录”命令按钮,系统进入测量状态。同时,一些相关的按钮和选单变灰,此时“暂停”按钮有效。*4.调节电流调节旋钮,以此改变磁场的大小和方向(注意:测量时,请将电流控制在0.8A以内)。5.测量过程中,按下“暂停”命令按钮,系统进入待命状态,此时可以进行:变更显示坐标,平滑测量曲线,保存数据,打印曲线,更新显示区域等操作。按下“继续“按钮,系统再次进入测量状态。*6.在记录仪的“测量曲线显示区”中,用鼠标任意拉出一方框,单击“选定”按钮,显示区更新为所框定的区域,即对选定区域进行局部放大。7.在“待命”状态下,单击“平滑”按钮,则根据“设定常数”窗口中设置的平滑点数,对所绘制的曲线进行平滑处理并更新显示区8.测试完后,关掉各测试仪器,切断电源*六、注意事项:
测量时,请将电流控制在0.8A以内,否则会引起过热而无法操作。*七、数据处理与结果分析从实验结果中拷贝出相关数据,调整坐标原点,使其位于磁滞回线的中点,求出剩磁和骄顽力。*八、思考题
1.测量初始磁化曲线时,为何没有出现B-H的饱和区?2.实验中为何多次强调要单调地改变电流?否则会出现什么样的结果?3.为什么将交流电压由额定值逐渐减小到0能使磁性材料退磁?*实验名称:静态磁特性测试背景所有的物质,不论处于什么状态,或是晶态、非晶态,或是液态、气态、不论在怎样的温度和压力条件下,实验证明都显示或强或弱的磁性,所不同的是不同的物质有不同的磁性。有的磁性强、有的磁性弱。*磁性起源1电子的轨道成矩和自旋磁矩原子中的电子同时具有两种运动形式,即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。前者叫做电子轨道运动;后者叫做电子自旋。*处于旋转运动状态下的电子,相当于一个电流闭合回路,必然伴随有磁矩发生。所以,电子轨道运动产生电子轨道磁矩,电子自旋产生电子自旋磁矩。原子系统内,原子核也具有该磁矩,但是,核磁矩非常小,几乎对