第20卷第5期 实验室研究与探索 Vol 20 No 5 LABORA TORY RESEARCH AND EXPLORAT DN 用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线 张欣,陆申龙 (1上海轻工业高等专科学校基础部,上海2004332复旦大学物理系,上海200433) 摘要介绍用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线的原理和方法,与传统方法相比该新 方法测量磁滞回线简便实用,准确度较高,效果很好。 关键词磁滞回线,磁化曲线,数字式毫特仪 中图分类号TM9363文献标识码B文章编号1006-7167(2001)05-0048-04 Us ing d ig ita IM illites lam e te r Measuring Fe rrom a gne tic Hys te res is Loop and curve ofmagne tiza tion ZHANGY in,LU Shen-long (l Dept ofBasis, ShanghaiL ight Industry College, Shanghai 200433, China 2 Dept of Physics, Fudan U niversity, Shanghai 200433, Ch ina) Abstract The article introduced the princ p le and m ethod of digital m illiteslam eter m easuring ferrom agnet ic hy steresis and curve of m agnet ization Com pared the tradit onalm ethod, the new m ethod ofmeasuring hyster sis is more handy, practical, accurate and effective Key words hysteresis loop; curve of m agnetizaton, dig ital m illiteslam eter 铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线表征了铁磁材料探头置于气隙之中,即可测量气隙中各点的磁感应强 的基本磁特性。在工业、交通、通讯电器等各领域广泛度B。由于铁芯截面边长与气隙宽度之比为10:1大 应用各种特性的铁磁材料,因此,对铁磁材料基本磁特于8:1的建立气隙匀强磁场的经验做法,在气隙中央 性的测量在实用上和大学物理实验教学中都显得非常部位实测有10mm线度范围磁感应强度B为最大值 重要。近年来随着数字技术的发展,磁测量技术也有了且是一个均匀磁场区域。这说明在该均匀磁场区内磁 新的发展。一种高精度的SXG系列数字式毫特仪被研感应强度Bm与被测铁磁材料内平均磁感应强度 制和大量生产。它具有探头小测量准确度高、读数直致,故在气隙中央处测得的Bm,也就是通电线圈在铁 观、使用简便等优点。用该仪器测量铁磁材料的基本磁心中产生的磁感应强度B。而通电线圈的磁场强度H 特性,使学生容易理解和掌握铁磁材料磁滞回线的重可由其单位长度上的安匝数求得。这样随着通电线圈 要性质,同时也学会用数字式毫特仪测量磁感应强度中电流的变化H与B的对应关系即构成了该铁材料 的新方法所以学习内容丰富,重点突出。在多数高校的磁滞回线和磁化曲线。从中不难测得剩磁矫顽力及 中,用本方法测量磁滞回线,比传统冲击电流计法和通饱和磁感应强度等表征铁芯基本磁特性的物理量。 过电容积分器动态法测量磁滞回线更具有教学和实用 价值,本方法值得推广 原理 将截面为约2mm见方的实心铁拼成“回”字形 套上一个2000匝的线圈,并留出约2mm宽的气隙(图 1)。在线圈中通以可调直流电流,尔后将数字式毫特仪 图1线圈 收稿日期2000-08-18 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
第 20 卷 第 5 期 2001 年 10 月 实 验 室 研 究 与 探 索 LABORA TOR Y R ESEA RCH AND EXPLORA T ION V o l. 20 N o. 5 O ct. 2001 用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线 张 欣1 , 陆申龙2 (1. 上海轻工业高等专科学校 基础部, 上海 200433; 2. 复旦大学 物理系, 上海 200433) 摘 要: 介绍用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线的原理和方法, 与传统方法相比该新 方法测量磁滞回线简便实用, 准确度较高, 效果很好。 关键词: 磁滞回线; 磁化曲线; 数字式毫特仪 中图分类号: TM 936. 3 文献标识码:B 文章编号: 100627167 (2001) 0520048204 Us ing D ig ita lM illite s lam e te r M e a suring Fe rrom a gne tic Hys te re s is Loop a nd C urve of M a gne tiza tion ZH A N G X in1 , L U S hen2long 2 (1. D ep t. of Basis, ShanghaiL igh t Indu stry Co llege, Shanghai 200433, Ch ina 2. D ep t. of Physics, Fudan U n iversity, Shanghai 200433, Ch ina) Abstract: T he article in troduced the p rincip le and m ethod of digital m illiteslam eter m easu ring ferrom agnetic hysteresis and cu rve of m agnetization. Com pared the traditionalm ethod, the new m ethod of m easu ring hystere2 sis is m o re handy, p ractical, accu rate and effective. Key words: hysteresis loop; cu rve of m agnetization; digital m illiteslam eter 收稿日期: 2000208218 铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线表征了铁磁材料 的基本磁特性。在工业、交通、通讯电器等各领域, 广泛 应用各种特性的铁磁材料, 因此, 对铁磁材料基本磁特 性的测量在实用上和大学物理实验教学中都显得非常 重要。近年来随着数字技术的发展, 磁测量技术也有了 新的发展。一种高精度的 SXG 系列数字式毫特仪被研 制和大量生产。它具有探头小、测量准确度高、读数直 观、使用简便等优点。用该仪器测量铁磁材料的基本磁 特性, 使学生容易理解和掌握铁磁材料磁滞回线的重 要性质, 同时也学会用数字式毫特仪测量磁感应强度 的新方法, 所以学习内容丰富, 重点突出。在多数高校 中, 用本方法测量磁滞回线, 比传统冲击电流计法和通 过电容积分器动态法测量磁滞回线更具有教学和实用 价值, 本方法值得推广。 1 原理 将截面为约 20mm 见方的实心铁拼成“回”字形, 套上一个 2000 匝的线圈, 并留出约 2mm 宽的气隙(图 1)。在线圈中通以可调直流电流, 尔后将数字式毫特仪 探头置于气隙之中, 即可测量气隙中各点的磁感应强 度B o。由于铁芯截面边长与气隙宽度之比为 10∶1 大 于 8∶1 的建立气隙匀强磁场的经验做法, 在气隙中央 部位实测有 10mm 线度范围磁感应强度B 为最大值, 且是一个均匀磁场区域。这说明在该均匀磁场区内磁 感应强度B m 与被测铁磁材料内平均磁感应强度一 致, 故在气隙中央处测得的B m ax , 也就是通电线圈在铁 心中产生的磁感应强度B 。而通电线圈的磁场强度H 可由其单位长度上的安匝数求得。这样随着通电线圈 中电流的变化, H 与B 的对应关系即构成了该铁材料 的磁滞回线和磁化曲线。从中不难测得剩磁、矫顽力及 饱和磁感应强度等表征铁芯基本磁特性的物理量。 图 1 线圈 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
第5期 张欣等:用数字式亳特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线 2测量装置 06%,将探头固定于该范围的最大值处,以此作为测 量点 测量装置如图2所示,其中 表1气隙中央等磁路方向的磁场分布测量数据 SXG型1B数字式毫特仪具有四位半LED显示,xhmB厢 T x/mm B/mT X/mm B/mT x/mm B/mT 量程200mT,分辨率位QmT,基本误差优于±1% 1001307401681101684601674 (读数)±Q01%(满度)。 901653301683201684701668 YJ69/4型直流稳压稳流电源,其输出0~30V, 801661-201684301684801653 5A连续可调 7.01670-101684401684901606 C31-A型05级多量程电流表 -6016740016845016801001231 绕有2000匝励磁线圈的实心铁芯样品和层迭硅 从表1中可以看出,在最边缘处X=-100mm 钢片样品各一件 及x=10amm,磁感应强度明显减小,而在X= 实际样品截面长200cm,宽200m,间隙9amm至x=90m范围磁感应强度变化较小中 l&mm。 间有1amm范围可认为均匀磁感应强度区 直流稳流电源 电流表 32样品退磁 数字式毫特仪 在正式测量磁化曲线和磁滞回线之前务必对样品 进行退磁处理,以保证磁化曲线的反映具有真实性。具 体做法采用直流退磁法:在上述测量点,将励磁电流调 至足够大Jm(如600mA),而后将励磁电流减小到零 再将电流反向,由小到比lm略小的值如500mA,再到 零,电流不断反向,逐渐减小励磁电流的绝对值,不断 图2用毫特仪测量装置图 重复上述过程,最终使剩磁降至零,数字式毫特仪示值 3测量方法 也随之趋于零,即完成对样品的退磁。 33初始磁化曲线测量 31磁路磁场分布的测定 以2m∧为间隔从零开始逐渐增大励磁电流, 将数字式毫特仪探头平行地插入气隙,置于中央,记录数字式亳特仪对应的磁感应强度B,直至r增加 注意勿于样品接触线圈通以一定直流电流用数字式而B相应增量减小为止。此时磁感应强度B趋向于饱 毫特仪,沿磁路相等方向测定磁场分布(见表1)。由表和,由电流单位长度的匝数n可计算通电线圈的磁 1可得在与等磁路方向垂直截面的中央有1mm均场强度H,即得初始磁化曲线(如图3中粗线段)。表2 匀范围,此处的磁感应强度最大,对称变化率仅为中BH关系数据,即为初始磁化曲线。 表2初始磁化曲线测量数据 hAH/A·m) B/nT I/mA H/A·m·l) B/nT I/mA H/A·m) B/ nT I/mA H/A·m:1)BhnT 0 20001667 40003333 200 833 61942003500 15L86139 400 71.5 3667 1604 6260 5217 2167 4600 3833 169.0 6440 5367 2344 2800 2333 4800 177.0 6870 5725 2480 330002500982 000 071705975 560 2667 1069 5200 160 600 1333 600 3000 207.08850 1800 3167 5800 2132 平均磁路长度L=0240m,总匝数N=2000匝,单位长度匝数n=8333匝h C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
2 测量装置 测量装置如图 2 所示, 其中: SXG2型 1B 数字式毫特仪具有四位半L ED 显示, 量程 2000m T , 分辨率位 0. 1m T , 基本误差优于±1% (读数) ±0. 01% (满度)。 YJ 69ö4 型直流稳压稳流电源, 其输出 0～ 30V ö0 ～ 5A 连续可调。 C31- A 型 0. 5 级多量程电流表。 绕有 2000 匝励磁线圈的实心铁芯样品和层迭硅 钢片样品各一件。 实 际 样 品 截 面 长 2. 00 cm , 宽 2. 00 cm , 间 隙 1. 8mm。 图 2 用毫特仪测量装置图 3 测量方法 3. 1 磁路磁场分布的测定 将数字式毫特仪探头平行地插入气隙, 置于中央, 注意勿于样品接触, 线圈通以一定直流电流, 用数字式 毫特仪, 沿磁路相等方向测定磁场分布(见表 1)。由表 1 可得: 在与等磁路方向垂直截面的中央有 10mm 均 匀范围, 此处的磁感应强度最大, 对称变化率仅为 0. 6% , 将探头固定于该范围的最大值处, 以此作为测 量点。 表 1 气隙中央等磁路方向的磁场分布测量数据 X ömm B öm T X ömm B öm T X ömm B öm T X ömm B öm T - 10. 0 130. 7 - 4. 0 168. 1 1. 0 168. 4 6. 0 167. 4 - 9. 0 165. 3 - 3. 0 168. 3 2. 0 168. 4 7. 0 166. 8 - 8. 0 166. 1 - 2. 0 168. 4 3. 0 168. 4 8. 0 165. 3 - 7. 0 167. 0 - 1. 0 168. 4 4. 0 168. 4 9. 0 160. 6 - 6. 0 167. 4 0. 0 168. 4 5. 0 168. 0 10. 0 123. 1 从表 1 中可以看出, 在最边缘处 X = - 10. 0mm 及 X = 10. 0mm , 磁感应强度明显减小, 而在 X = - 9. 0mm 至X = 9. 0mm 范围磁感应强度变化较小, 中 间有 10mm 范围可认为均匀磁感应强度区。 3. 2 样品退磁 在正式测量磁化曲线和磁滞回线之前务必对样品 进行退磁处理, 以保证磁化曲线的反映具有真实性。具 体做法采用直流退磁法: 在上述测量点, 将励磁电流调 至足够大 Im (如 600mA ) , 而后将励磁电流减小到零, 再将电流反向, 由小到比 Im 略小的值如 500mA , 再到 零, 电流不断反向, 逐渐减小励磁电流的绝对值, 不断 重复上述过程, 最终使剩磁降至零, 数字式毫特仪示值 也随之趋于零, 即完成对样品的退磁。 3. 3 初始磁化曲线测量 以 20mA 为间隔从零开始逐渐增大励磁电流 I, 记录数字式毫特仪对应的磁感应强度B , 直至 I 增加 而B 相应增量减小为止。此时磁感应强度B 趋向于饱 和, 由电流 I、单位长度的匝数 n 可计算通电线圈的磁 场强度H , 即得初始磁化曲线(如图 3 中粗线段)。表 2 中B 2H 关系数据, 即为初始磁化曲线。 表 2 初始磁化曲线测量数据 IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T 0. 0 0 0. 0 200. 0 1667 52. 4 400. 0 3333 143. 1 600. 0 5000 219. 7 20. 0 167 3. 4 220. 0 1833 61. 9 420. 0 3500 151. 8 613. 9 5116 225. 3 40. 0 333 7. 2 240. 0 2000 71. 5 440. 0 3667 160. 4 626. 0 5217 229. 0 60. 0 500 11. 1 260. 0 2167 80. 7 460. 0 3833 169. 0 644. 0 5367 234. 4 80. 0 667 15. 5 280. 0 2333 89. 6 480. 0 4000 177. 0 687. 0 5725 248. 0 100. 0 833 20. 3 300. 0 2500 98. 2 500. 0 4167 185. 0 717. 0 5975 256. 0 120. 0 1000 25. 4 320. 0 2667 106. 9 520. 0 4333 192. 7 750. 0 6250 265. 0 140. 0 1167 29. 9 340. 0 2833 116. 0 540. 0 4500 200. 0 800. 0 6667 280. 0 160. 0 1333 37. 1 360. 0 3000 125. 0 560. 0 4667 207. 0 885. 0 7375 299. 0 180. 0 1500 43. 7 380. 0 3167 134. 2 580. 0 4833 213. 2 平均磁路长度L = 0. 240m , 总匝数N = 2000 匝, 单位长度匝数 n= 8333 匝öm 第 5 期 张 欣, 等: 用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线 94 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
实验室研究与探索 第20卷 34磁锻炼 在测量磁滞回线之前还必须对样品进行反复磁4测量数据 化,称为磁锻炼。目的是为了得到一个中心对称而稳定41CR4模具钢样品 的磁滞回线。这可采取保持最大磁化电流l不变,利 将表3数据通过计算机作图得图3所示模具钢材 用换向开关10次改变励磁电流方向来达到目的 料的磁滞回线。 35磁滞回线测量 在经过磁锻炼以后,就可测量该磁化电流所对应 的磁滞回线。以5mA为间隔从l开始使励磁电流 经lma→0→-Ims→0→lm变化,记录数字式毫特仪 对应的磁感应强度B,逐点描出BH曲线即为该磁化55-45-3.5 电流所对应的磁滞回线。当然还可在其他磁化电流值 H/(kA 时测出一族磁滞回线,这些磁滞回线的起始点所连成 的曲线就是该样品的基本磁化曲线。实验时必须注意 二点:(1)测各磁滞回线前必须进行磁锻炼,(2)各磁 “o”表示剩磁:93.8m,“◇”表示矫顽力:-1410A/m 滞回线测量过程中励磁电流的变化必须是单调的,否 图3CR4模具钢材料的磁滞回线 则将对实验结果产生影响。 表3CR4模具钢材料的磁滞回线测量数据 hAH/(A·m) B/nT I/mA H/A·m·) B/nT I/mA H/(A·ml) B/nT /MA H/A·m·)BhnT 6141 5117 6000 2304 1000 221715001250 11 2 550045832242 000 2173 4500 207.22000 4000 3333 1992500 558 40003333 2500 3500 90330002500 2917 3000-2500 3000 2500 18063500 917 1187 1719 1584500 1597 4500 4167 1904 1464 12965500 4583 5500-4583-2093 500 11226000 5000 500 1139 6000 226300 00 938 6138 51152298500 42层迭铁片样品 将表4数据通过计算机作图得图4所示的层迭铁几种测量铁磁材料实验方法的比较 片磁滞回线 实验教学中,传统的铁磁材料的磁滞回线和磁化 由上述图表可见 曲线的测量方法有:直流法—用冲击电流计测定和 CR4模具钢材料的饱和磁感应强度较小,磁导率交流法——用电容器作积分器通过示波器显示测量结 也较小,矫顽力和剩磁均较大,具有磁记忆功能。 果。其基本方法是通过感应线圈测得铁磁材料中的磁 层迭铁片的饱和磁感应强度与模具钢材料相比较感应强度。前者虽然准确度较高,但对测量环境的要求 大些,磁导率也较大些,而矫顽力和剩磁均较小,磁记也较高,需固定在墙上,不能有轻微的振动和电磁干 忆很小,适宜作变压器和电感。 扰,且有零点漂移现象,测量手续复杂、费时,现除了计 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
3. 4 磁锻炼 在测量磁滞回线之前还必须对样品进行反复磁 化, 称为磁锻炼。目的是为了得到一个中心对称而稳定 的磁滞回线。这可采取保持最大磁化电流 Imax不变, 利 用换向开关 10 次改变励磁电流方向来达到目的。 3. 5 磁滞回线测量 在经过磁锻炼以后, 就可测量该磁化电流所对应 的磁滞回线。以 50mA 为间隔从 Im ax开始使励磁电流 I 经 Imax→0→- Imax→0→Imax变化, 记录数字式毫特仪 对应的磁感应强度B , 逐点描出B 2H 曲线即为该磁化 电流所对应的磁滞回线。当然还可在其他磁化电流值 时测出一族磁滞回线, 这些磁滞回线的起始点所连成 的曲线就是该样品的基本磁化曲线。实验时必须注意 二点: (1) 测各磁滞回线前必须进行磁锻炼; (2) 各磁 滞回线测量过程中励磁电流的变化必须是单调的, 否 则将对实验结果产生影响。 4 测量数据 4. 1 CR4 模具钢样品 将表 3 数据通过计算机作图得图 3 所示模具钢材 料的磁滞回线。 图 3 CR4 模具钢材料的磁滞回线 表 3 CR4 模具钢材料的磁滞回线测量数据 IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T 614. 1 5117 231. 8 - 50. 0 - 417 70. 2 - 600. 0 - 5000 - 228 100. 0 833 - 41. 5 600. 0 5000 230. 4 - 100. 0 - 833 43. 2 - 550. 0 - 4583 - 221. 7 150. 0 1250 - 11. 2 550. 0 4583 224. 2 - 150. 0 - 1250 12. 6 - 500. 0 - 4167 - 214. 9 167. 7 1397 0 500. 0 4167 217. 3 - 169. 2 - 1410 0 - 450. 0 - 3750 - 207. 2 200. 0 1667 21. 6 450. 0 3750 209. 7 - 200. 0 - 1667 - 20. 9 - 400. 0 - 3333 - 199 250. 0 2083 55. 8 400. 0 3333 201. 5 - 250. 0 - 2083 - 54. 9 - 350. 0 - 2917 - 190. 3 300. 0 2500 88. 2 350. 0 2917 192. 4 - 300. 0 - 2500 - 88. 1 - 300. 0 - 2500 - 180. 6 350. 0 2917 118. 7 300. 0 2500 182. 8 - 350. 0 - 2917 - 118. 8 - 250. 0 - 2083 - 169. 9 400. 0 3333 146. 1 250. 0 2083 171. 9 - 400. 0 - 3333 - 146. 2 - 200. 0 - 1667 - 158 450. 0 3750 168. 9 200. 0 1667 159. 7 - 450. 0 - 3750 - 170. 1 - 150. 0 - 1250 - 144. 5 500. 0 4167 190. 4 150. 0 1250 146. 4 - 500. 0 - 4167 - 191 - 100. 0 - 833 - 129. 6 550. 0 4583 208. 6 100. 0 833 131 - 550. 0 - 4583 - 209. 3 - 50. 0 - 417 - 112. 2 600. 0 5000 226. 1 50. 0 417 113. 9 - 600. 0 - 5000 - 226. 3 0. 0 0 - 92. 4 613. 1 5109 230. 2 0. 0 0 93. 8 - 613. 8 - 5115 - 229. 8 50. 0 417 - 68. 5 4. 2 层迭铁片样品 将表 4 数据通过计算机作图得图 4 所示的层迭铁 片磁滞回线。 由上述图表可见: CR4 模具钢材料的饱和磁感应强度较小, 磁导率 也较小, 矫顽力和剩磁均较大, 具有磁记忆功能。 层迭铁片的饱和磁感应强度与模具钢材料相比较 大些, 磁导率也较大些, 而矫顽力和剩磁均较小, 磁记 忆很小, 适宜作变压器和电感。 5 几种测量铁磁材料实验方法的比较 实验教学中, 传统的铁磁材料的磁滞回线和磁化 曲线的测量方法有: 直流法——用冲击电流计测定和 交流法——用电容器作积分器通过示波器显示测量结 果。其基本方法是通过感应线圈测得铁磁材料中的磁 感应强度。前者虽然准确度较高, 但对测量环境的要求 也较高, 需固定在墙上, 不能有轻微的振动和电磁干 扰, 且有零点漂移现象, 测量手续复杂、费时, 现除了计 05 实 验 室 研 究 与 探 索 第 20 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
第5期 张欣等:用数字式亳特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线1 表4层迭铁片的磁滞回线测量数据 hAH/(A·m) B/mT I/mA H/(A·m·") B/nT I/nA H/(A·ml) B/nT I/MA H/A·m·)BhnT l14 -427 量准确性更高,更适合于同时对不同材料样品进行材 料磁性能测量比较。综上所述,本方法对传统实验方法 进行更新,是值得推广的一种新的测量磁性材料磁滞 600-400 回线准确方法。 H/(A·m1 6结束语 在当今社会,科学技术突飞猛进的发展,对传统的 “o”表示剩磁:340mF,“◇”表示矫顽力:-35.1A/ 大学物理实验赋予新方法、新技术和新内容,是大势所 “O”表示剩磁34mT;“◇”表示矫顽力:351Ahm 趋。本文采用的方法不仅仅对传统实验的方法进行了 图4层迭铁片的磁滞回线 更新,使学生能直接测量材料磁路中磁感应强度,还向 量部门仍在使用外,一般应用部门已较少使用,后者较学生介绍了霍尔传感元件的特性以及毫特仪的新用 适合于工厂成品检验,但因其电容值测量存在一定误途,有利于学生开拓视野,提高他们的分析能力和实验 差以及示波器显示较为粗略,难以达到准确定量测量能力。 的目的。这两种方法还有一个共同的不足之处,就是都 依赖于感应线圈,是间接测量。而感应线圈的大小又取参考文献 决于被测材料的形状,所以一般测得的磁感应强度都11贾玉润等主编大学物理实验M上海复旦大学出版社,1985 是被测材料截面上的平均值。 相比之下,数字式毫特仪是以霍尔传感元件为探(21林杆龚镇雄普通物理实验M1北京高等教育出版社 头,将测量结果直接数字形式显示出来。用本文提出的 981285-288 3]鲁绍曾主编现代计量学概论M北京:中国计量出版社,1987 测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线的新方法,整个 496-50L 测量装置体积小,对测量环境没有特殊要求,操作简 便,读数直观快捷。此外,由于霍尔探头小,所测得的数第一作者简介张欣(1960-),男,讲师,物理教研室及实验 据是反映某点的磁感应强度,而非某区域的平均值,测室主任。 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
表 4 层迭铁片的磁滞回线测量数据 IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T IömA H ö(A ·m - 1) B öm T 600 569 534 - 37 - 35 0 - 550 - 522 - 524 50 47 14 550 522 518 - 50 - 47 - 14 - 500 - 474 - 501 100 95 58 500 474 494 - 100 - 95 - 60 - 450 - 427 - 475 150 142 114 450 427 465 - 150 - 142 - 115 - 400 - 379 - 439 200 190 170 400 379 434 - 200 - 190 - 172 - 350 - 332 - 400 250 237 222 350 332 395 - 250 - 237 - 225 - 300 - 285 - 355 300 285 268 300 285 355 - 300 - 285 - 275 - 250 - 237 - 306 350 332 324 250 237 310 - 350 - 332 - 331 - 200 - 190 - 259 400 379 365 200 190 255 - 400 - 379 - 367 - 150 - 142 - 202 450 427 410 150 142 205 - 450 - 427 - 421 - 100 - 95 - 143 500 474 445 100 95 147 - 500 - 474 - 464 - 50 - 47 - 88 550 522 494 50 47 89 - 550 - 522 - 502 0 0 - 34 600 569 534 0 0 34 - 600 - 569 - 535 36 34 0 “○”表示剩磁: 34. 0m T;“◇”表示矫顽力: - 35. 1A öm 图 4 层迭铁片的磁滞回线 量部门仍在使用外, 一般应用部门已较少使用; 后者较 适合于工厂成品检验, 但因其电容值测量存在一定误 差以及示波器显示较为粗略, 难以达到准确定量测量 的目的。这两种方法还有一个共同的不足之处, 就是都 依赖于感应线圈, 是间接测量。而感应线圈的大小又取 决于被测材料的形状, 所以一般测得的磁感应强度都 是被测材料截面上的平均值。 相比之下, 数字式毫特仪是以霍尔传感元件为探 头, 将测量结果直接数字形式显示出来。用本文提出的 测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线的新方法, 整个 测量装置体积小, 对测量环境没有特殊要求, 操作简 便, 读数直观快捷。此外, 由于霍尔探头小, 所测得的数 据是反映某点的磁感应强度, 而非某区域的平均值, 测 量准确性更高, 更适合于同时对不同材料样品进行材 料磁性能测量比较。综上所述, 本方法对传统实验方法 进行更新, 是值得推广的一种新的测量磁性材料磁滞 回线准确方法。 6 结束语 在当今社会, 科学技术突飞猛进的发展, 对传统的 大学物理实验赋予新方法、新技术和新内容, 是大势所 趋。本文采用的方法不仅仅对传统实验的方法进行了 更新, 使学生能直接测量材料磁路中磁感应强度, 还向 学生介绍了霍尔传感元件的特性以及毫特仪的新用 途, 有利于学生开拓视野, 提高他们的分析能力和实验 能力。 参考文献: [ 1 ] 贾玉润等主编. 大学物理实验[M ]. 上海: 复旦大学出版社, 1985. 2512256. [ 2 ] 林 杼, 龚镇雄. 普通物理实验[M ]. 北京: 高等教育出版社, 1981. 2852288. [ 3 ] 鲁绍曾主编. 现代计量学概论[M ]. 北京: 中国计量出版社, 1987. 4962501. 第一作者简介: 张 欣(1960- ) , 男, 讲师, 物理教研室及实验 室主任。 第 5 期 张 欣, 等: 用数字式毫特仪测量铁磁材料的磁滞回线与磁化曲线 15 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved