【实验内容】(一)声速测定仪系统的连接如图4-14-4所示连接好电路，在实验之前，将信号发生器的频率换档开关打向上（频率换档的钮子开关打向上，频率显示范围为1200Hz~100KHz，钮子开关打向下，频率显示范围为20Hz~1600Hz)，信号发生器和示波器开机预热15分钟，选择介质为空气的初始状态。并观测S1及S2是否平行。（二）测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作频率只有当换能器S1和S2发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果：为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器S1谐振频率点（约37KHz)处，才能较好地进行声能与电能的相互转化，提高测量精度，以得到较好的实验效果。(三)用共振干涉法(驻波法)测量波长和声速1.按图4-14-4所示连接好电路。2.将测量方法设置到连续波方式，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作频率，在共振频率下，将S2移近S1处，缓慢移离S2，当示波器上出现最大振幅时，记下读数标尺位置X。3.依次移动S2，记下各振幅最大时的X2，X3共12个值。4.记下室温t。5.用逐差法处理数据。（四）用相位比较法（李萨如图形）测量波长1.将测量方法设置到连续波方式，连接好电路，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作频率，将示波器调至信号合成状态，即示波器上的TIME/DIV旋钮置于X-Y方式，移动S2轻轻靠拢S1，然后缓慢移开S2，观察示波器出现的李萨如图形3(=0)，记下位置X。2.依次移动S2，记下示波器的波形由图1(0=0)变为图3(=元）时，读数标尺位置的读数X2”，X3共12个值。3.记下室温t。4.用逐差法处理数据
【实验内容】 (一)声速测定仪系统的连接 如图 4-14-4 所示连接好电路，在实验之前，将信号发生器的频率换档开关 打向上(频率换档的钮子开关打向上，频率显示范围为 1200Hz~100 KHz，钮子开 关打向下，频率显示范围为 20 Hz ~1600 Hz)，信号发生器和示波器开机预热 15 分钟，选择介质为空气的初始状态。并观测 S1 及 S2 是否平行。 (二)测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作频率 只有当换能器 S1 和 S2 发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果； 为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器 S1 谐 振频率点(约 37KHz)处，才能较好地进行声能与电能的相互转化，提高测量精度， 以得到较好的实验效果。 (三)用共振干涉法(驻波法)测量波长和声速 1. 按图 4-14-4 所示连接好电路。 2. 将测量方法设置到连续波方式，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作 频率，在共振频率下，将S2 移近S1 处，缓慢移离S2，当示波器上出现最大振幅 时，记下读数标尺位置X1’。 3. 依次移动S2，记下各振幅最大时的X2’， X3’. 共 12 个值。 4. 记下室温 t。 5. 用逐差法处理数据。 (四)用相位比较法(李萨如图形)测量波长 1. 将测量方法设置到连续波方式，连接好电路，把声速测定仪信号发生器 调到最佳工作频率，将示波器调至信号合成状态，即示波器上的TIME/DIV旋钮 置于X-Y方式，移动S2 轻轻靠拢S1，然后缓慢移开S2，观察示波器出现的李萨 如图形 3(ϕ =0)，记下位置X1’。 2. 依次移动S2，记下示波器的波形由图 1(ϕ =0)变为图 3(ϕ =π )时，读数标 尺位置的读数X2’， X3’. 共 12 个值。 3. 记下室温 t。 4. 用逐差法处理数据
【注意事项】1.移动接收换能器时，请勿将其与发射换能器碰触，以免损坏内部的压电片。2．请勿将接收换能器移动到声速测定仪的最右端，以免被卡死，无法改变其位置。【数据记录】Hz表4-14-1声速测定数据记录表f=位置L位置L+（mm）(mm)A=(Li+6-L,) /3测量次数i测量次数计6172839410511612-/6U=f.π-=
【注意事项】 1. 移动接收换能器时，请勿将其与发射换能器碰触，以免损坏内部的压电片。 2. 请勿将接收换能器移动到声速测定仪的最右端，以免被卡死，无法改变其 位置。 【数据记录】 表 4-14-1 声速测定数据记录表 f = Hz 测量次数 i 位置 Li （mm） 测量次数 i+6 位置 Li+6 （mm） λ +6 −= iii /)LL( 3 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 = ∑ 6/ λλ i = f ⋅= λυ =
实验十五磁滞回线与磁化曲线的测量在交通、通讯、航天、自动化仪表等领域中，大量应用各种特性的铁磁材料。常用的铁磁材料多数是铁和其它金属元素或非金属元素组成的合金以及某些包含铁的氧化物（铁氧体）。铁磁材料的主要特性是磁导率u非常高，在同样的磁场强度下铁磁材料中磁感应强度要比真空或弱磁材料中的大几百至上万倍。磁滞回线和磁化曲线表征了磁性材料的基本磁化规律，反映了磁性材料的基本磁参数，对铁磁材料的应用和研制具有重要意义。在实用上及大学物理实验中都显得非常重要。【实验目的】1.学习待测磁性样品的退磁，测量样品的起始磁化曲线。2.在待测样品达到磁饱和时，进行磁锻炼，测量材料的磁滞回线。3.学习安培回路定律在磁测量中的应用。【实验仪器】FD-BH-I型磁性材料磁滞回线和磁化曲线测定仪，包括：数字式特斯拉计、恒流源（四位半LED显示，可调恒定电流0-600.0mA）、磁性材料样品三种（截面长2.00cm；宽2.00cm；隔隙2.00mm，具体参照图4-14-5中的数据）、磁化线圈总匝数N=2000。图4-15-1FD-BH-I型磁性材料磁滞回线和磁化曲线测定仪
实验十五 磁滞回线与磁化曲线的测量 在交通、通讯、航天、自动化仪表等领域中，大量应用各种特性的铁磁材料。 常用的铁磁材料多数是铁和其它金属元素或非金属元素组成的合金以及某些包 含铁的氧化物（铁氧体）。铁磁材料的主要特性是磁导率μ非常高，在同样的磁 场强度下铁磁材料中磁感应强度要比真空或弱磁材料中的大几百至上万倍。 磁滞回线和磁化曲线表征了磁性材料的基本磁化规律，反映了磁性材料的基 本磁参数，对铁磁材料的应用和研制具有重要意义。在实用上及大学物理实验中 都显得非常重要。 【实验目的】 1. 学习待测磁性样品的退磁，测量样品的起始磁化曲线。 2. 在待测样品达到磁饱和时，进行磁锻炼，测量材料的磁滞回线。 3. 学习安培回路定律在磁测量中的应用。 【实验仪器】 FD-BH-Ⅰ型磁性材料磁滞回线和磁化曲线测定仪，包括：数字式特斯拉计、 恒流源(四位半 LED 显示，可调恒定电流 0-600.0mA)、磁性材料样品三种(截面 长 2.00cm；宽 2.00cm；隔隙 2.00mm，具体参照图 4-14-5 中的数据)、磁化线圈 总匝数 N=2000。 图 4-15-1 FD-BH-Ⅰ型磁性材料磁滞回线和磁化曲线测定仪
【实验原理】（1）铁磁物质的初始磁化曲线和磁滞回线研究铁磁材料的磁化规律，一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之间的H关系来进行的。铁磁材料的磁化过程非常复杂，AB与H之间的关系如图4-15-2所示。当铁磁材图4-15-2初始磁化曲线和磁滞回线料从未磁化状态（H=0且B=0）开始磁化时，B随H的增加而非线性增加。当H增大到一定值H后，B增加十分缓慢或基本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。达到磁饱和时的H，和B分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度（对应图4-15-2中Q点）。B~H曲线OabQ称为初始磁化曲线。当使H从Q点减小时，B也随之减小，但不沿原曲线返回，而是沿另一曲线QRD下降。当H逐步较小至0时，B不为0，而是Br，说明铁磁材料中仍然保留一定的磁性，这种现象称为磁滞效应，B,称为剩余磁感应强度，简称剩磁。要消除剩磁，必须加一反向的磁场，直到反向磁场强度H=-Hc，B才恢复为0，Hc称为矫顽力。继续反向增加H，曲线达到反向饱和（Q点），对应的饱和磁场强度为-H，，饱和磁感应强度为-Bm。再正向增大H，曲线回到起点Q。从铁磁材料的磁化过程可知，当磁化场H按H㎡→0→-Hc→-H→0Hc→H依次变化时，B所经历的相应变化依次为B.→B,→0→-Bm→-B,→0→Bm，这一过程形成的闭合B~H曲线称为磁滞回线。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态（直流）磁滞回线。（2）基本磁化曲线和磁导率未磁化状态的铁磁材料，在磁化场作用下由弱到强依次进行磁化的过程中，可以测出面积由小到大的一簇磁滞回线，如图4-15-3所示。这些磁滞回线顶点的连线叫做铁磁材料的基本磁化曲线。根据基本磁化曲线可以近似确定铁磁材料的图4-15-3一簇磁滞回线磁导率μ。从基本磁化曲线上一点到原点O连线
【实验原理】 （1）铁磁物质的初始磁化曲线和磁滞回线 研究铁磁材料的磁化规律，一般是通过测 量磁化场的磁场强度 H 与磁感应强度 B 之间的 关系来进行的。铁磁材料的磁化过程非常复杂， B 与 H 之间的关系如图 4-15-2 所示。当铁磁材 料从未磁化状态（H=0 且 B=0）开始磁化时， 随 B H 的增加而非线性增加。当 H 增大到一定值 后，B 增加十分缓慢或基本不 再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。达到磁饱和时的 和 分别称 为饱和磁场强度和饱和磁感应强度（对应图 4-15-2 中 Q 点）。B~H 曲线 OabQ 称 为初始磁化曲线。当使 Hm Hm Bm H 从 Q 点减小时， 也随之减小，但不沿原曲线返回， 而是沿另一曲线 QRD 下降。当 B H 逐步较小至 0 时，B 不为 0，而是 Br ，说明铁 磁材料中仍然保留一定的磁性，这种现象称为磁滞效应， 称为剩余磁感应强 度，简称剩磁。要消除剩磁，必须加一反向的磁场，直到反向磁场强度 Br H ＝ ， 才恢复为 0，Hc 称为矫顽力。继续反向增加 − Hc B H ，曲线达到反向饱和（Q'点）， 对应的饱和磁场强度为 ，饱和磁感应强度为 − Hm − Bm 。再正向增大 H ，曲线回 到起点 Q 。从铁磁材料的磁化过程可知，当磁化场 H 按 Hm →0→ → − Hc − Hm →0→Hc→ 依次变化时， 所经历的相应变化依次为 → →0→ →－ →0→ ，这一过程形成的闭合 B~H 曲线称为磁滞回 线。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态 （直流）磁滞回线。 Hm B Bm Br − Bm Br Bm 图 4-15-2 初始磁化曲线和磁滞回线 Q' Q 图 4-15-3 一簇磁滞回线 （2）基本磁化曲线和磁导率 未磁化状态的铁磁材料，在磁化场作用下由弱 到强依次进行磁化的过程中，可以测出面积由小到 大的一簇磁滞回线，如图 4-15-3 所示。这些磁滞 回线顶点的连线叫做铁磁材料的基本磁化曲线。 根据基本磁化曲线可以近似确定铁磁材料的 磁导率 μ 。从基本磁化曲线上一点到原点 O 连线
L行的斜率定义为该磁化状态下的磁导率B由于磁化曲线不是线性的，当Hu=H由O开始增加时，μ也逐步增加，然后达到一最大值。当H再增加时，由于磁感应强度达到饱和，u开始急剧减小，(0)H图4-15-4基本磁化曲线与μ~H如图4-15-4所示。磁导率u非常高是铁磁材料的主要特性，也是铁磁材料用途广泛的主要原因之一。2.磁化曲线和磁滞回线的测量在待测的铁磁材料样品上绕上一组磁化线圈，环形样品的磁路中开一极窄均匀间隙，间隙应尽可能小，磁化线圈中，在对磁化电流最大值1磁锻炼的基础上，对应每个磁化电流值，用数字式特斯拉计，测量间隙均匀磁场区中间部位的磁感应强度B，得到该磁性材料的磁滞回线。如图4-15-2中QRQRQ组成的曲线为磁滞回线，OQ曲线为材料的初始磁化曲线。对于一定大小的回线，磁化电流最大值设为Imo测量磁化曲线和磁滞回线要求：（1)测量初始磁化曲线或基本磁化曲线都必须由原始状态H=0，B=0开始：因此测量前必须对待测量样品进行退磁，以消除剩磁。（2）为了得到一个对称而稳定的磁滞回线，必须对样品进行反复磁化，即“磁锻炼”。在环形样品的磁化线圈中通过的电流为I，则磁化场的磁场强度H为NH=(4-15-1)N为磁化线圈的匝数，为样品平均磁路长度，单位为A/m用霍耳传感器测量铁芯材料初始磁化曲线和磁滞回线，由于铁芯是非闭合的，当铁芯在加外磁场被磁化的过程中，将在铁芯的两端产生自由磁极，其产生的磁场与磁化场的方向相反，故铁芯中的磁场强度并非为磁化场，必须进行修正：假设铁芯磁路中有1个小平行间隙l。，如图4-15-5，铁芯中平均磁路长度为e
的斜率定义为该磁化状态下的磁导率 H B μ = 。由于磁化曲线不是线性的，当 H 由 0 开始增加时， μ 也逐步增加，然后 达到一最大值。当 H 再增加时，由于磁 感应强度达到饱和， μ 开始急剧减小， 如图 4-15-4 所示。磁导率 μ 非常高是铁 磁材料的主要特性，也是铁磁材料用途广泛的主要原因之一。 μ 图 4 -15-4 基本磁化曲线与μ～ H μ 2.磁化曲线和磁滞回线的测量 在待测的铁磁材料样品上绕上一组磁化线圈，环形样品的磁路中开一极窄均 匀间隙，间隙应尽可能小，磁化线圈中，在对磁化电流最大值Im磁锻炼的基础上， 对应每个磁化电流Ik值，用数字式特斯拉计，测量间隙均匀磁场区中间部位的磁 感应强度 ，得到该磁性材料的磁滞回线。如图 B 4-15-2 中QRQ‘ R‘ Q组成的曲线 为磁滞回线，OQ曲线为材料的初始磁化曲线。对于一定大小的回线，磁化电流 最大值设为Im。 测量磁化曲线和磁滞回线要求： （1)测量初始磁化曲线或基本磁化曲线都必须由原始状态 H=0，B=0 开始， 因此测量前必须对待测量样品进行退磁，以消除剩磁。 （2)为了得到一个对称而稳定的磁滞回线，必须对样品进行反复磁化，即“磁 锻炼”。 在环形样品的磁化线圈中通过的电流为 I，则磁化场的磁场强度 H 为 I N l H = (4-15-1) N 为磁化线圈的匝数， l为样品平均磁路长度，单位为 A/m 用霍耳传感器测量铁芯材料初始磁化曲线和磁滞回线，由于铁芯是非闭合 的，当铁芯在加外磁场被磁化的过程中，将在铁芯的两端产生自由磁极，其产生 的磁场与磁化场的方向相反，故铁芯中的磁场强度并非为磁化场，必须进行修正： 假设铁芯磁路中有 1 个小平行间隙l g ，如图 4-15-5，铁芯中平均磁路长度为 l