PDF《实验七 实验七 磁滯现象》

1 ) ( PR QR QR MA (2) 图二 由细磁棒所产生的磁场

(四)实验仪器校正分析: 本实验是利用加入电流於一螺线管内 ,使其产生磁场(此为待 测棒之外加磁场

0 B ),使待测棒磁化,以便量测其磁化强度 M . 而外加磁场

0 B 之强度为 nI B

0 0 ? = 其中,

0 ? 为真空中的磁导率(permeability constant),其大小为 4π*10-7 Tm/A;

n 为螺线管之单位长度内的线圈匝数;

I 为输入电 流大小. 待测物磁化强度的测量是藉由适当的摆设方向,用磁针的偏 转角来量测磁化强度与地球水平分量之比值而得的.首先,设定 座标以桌面的东西向为 x 轴,南北向为 y 轴,待测物磁化后磁针 偏转角度为φ ,则ExBB=φtan (3) 其中, E B 为地磁的水平分量,其大小约为 0.36 Gauss;

x B 为待测 物磁化后所产生的磁场. dz z x R P Q z x r 将(3)式代入(2)式,可得磁化强度 M 为φφtan tan ) (

1 ) (

3 2 a PR QR A QR B M E = ? ? ? ? ? ? ? = (4) 其中, ? ? ? ? ? ? ? =

3 2 ) (

1 ) ( PR QR A QR B a E 为一常数. 因此,由φtan 与I之关系图可得到各种铁磁性物质之磁 线图.

三、 仪器: 螺线管

2 个、交流电源供应器、直流电源供应器、磁力计、 换向器、连接线数条、待测软铁棒及钢铁棒. 注意事项 注意事项 注意事项 注意事项: 1. 实验开始前,请先将待测铁棒做去磁动作. 2. 花莲地磁大小 E B =3.6083*10-5 tesla. 3. 螺线管线圈匝数:116/0.149 匝/m.

四、 步骤:

(一)待测铁棒去磁的方法: 1. 实验装置图如三. 2. 将待测铁棒放入螺线管内,并通以交流电,将电压调高 2A 后再缓 缓降至为零. 3. 将待测铁棒拿出,改另一方向置入螺线管内,重复步骤 1. 4. 利用霍尔探针测试是否还有磁场存在,若仍有磁场,请重复步骤 1~2. 图三 实验装置图

(二)测量磁: 1. 旋转罗盘刻度之位置,使其与磁力计底座垂直(磁力计上罗盘归零 之动作). 2. 调整磁力计底座的方向,让指南针垂直於底座的方向(以抵消地磁 垂直方向的磁力). 3. 将两个螺线管相对放置於磁力计底座之两侧. 4. 利用连接线,将两个螺线管同方向串联,并通以直流电源.由於 螺线管是相对的,所以产生的磁场方向是相反的.注意:两个螺 线管之距离不可太近,以免偏转角度过大而导致量测值不准确, 因此须调整两螺线管之距离,使得当电流调至最大值时,其偏转 角度在 60°以内. 5. 调整其中一个螺线管的位置,使得指针可以再次归零;

亦即让指 针所受两个反向的磁场之大小恰好可以互相抵消. 6. 利用交流电源,将待测铁棒去磁. 7. 将直流电源归零,再将待测铁棒插入螺线管内;

使螺线管通以 0.1 安培之电流 I ,等30 秒至

1 分钟后,纪录其偏转角度φ . 8. 逐渐增加直流电源(磁化磁场)的电流大小 I ,每次增加 0.2 安培, 并依次记录指针偏转的角度φ ,直到量测角度达到饱和值(此时电 流约为

2 安培). 9. 再将电流递减至零,记录指针偏转的角度φ . 10.利用换向器,改变螺线管电流方向(磁场方向),重复步骤 6~7. 11.再切换一次换向器,重复步骤 6~7. 12.利用所得之数娉 I 与φtan 之图形及 M 与0B之图形.

五、 问题: 1. 请针对此实验装置试修正公式(2). 2. 在实验中,若电流一下调整太大,对实验结果有何影响?原因为 何? 3. 在实验中,当每增加 0.2 安培电流所停留的时间长短对实验结果是 否有影响?会有何种现象产生? 4. 两螺线管上所通的电流为何采用串联方式,而不分别由两个直流 电源供应器提供?