在示波器上显示出B?H曲线。如果将U1和U2加到智能磁滞回线测试仪输入端，就可以测量需要的所有参数。测试仪的面板如图7。测试仪的使用方法如下：
（1）先将U1电压接测试仪的UH(X)端，U2接UB(Y)端，再打开仪器开关。 （2）“复位”键，数码管LED显示“P”，准备工作即告完成。
（3）继续按“功能”键，显示“ 0050 L.0600” 表示N＝50匝，L＝60mm，类似地，连续继续按“功
能”键，将依次显示n、S、R1、R2等参数，其中“ 1.250 H.3b.3”，表示R1?2.5? ， H=显示值?103A/m，
B=显示值?10T。还有R2?10.0k?，C2?20.0?F等。这些数据已经被厂家输入测试仪，无需记录和更改。
(4)按“功能”键直至显示“H. b. ES ”(TEST)，表示可以作H和B数值采集；按“确认”键，显示“ ? ? ”，
表示在调节测试电路，稍后便显示“H.B. GOOD”，表示H、B的采集功能良好，如果B窗不是出现“GOOD”，而是出现“BAD”，则要检查电路有否问题，及前面的操作有无失误，需按“复位”按钮后重新操作。
(5) 继续按“功能”键，又显示“H. B. ES ”，再继续按“功能”键，直至显示“Hc Br”，表示将显
示矫顽力HD和剩磁Br值；
(6)按“功能”键，显示“A= [HB]”，表示将显示磁滞回线面积；按“确认”键，显示第一象限的面积，
再按三次“确认”键，分别显示第三、第二、第四象限的面积。循环一周单位体积的磁滞损耗为
A?([H,B]1?[H,B]2?[H,B]3?[H,B]4)?103J/m3
其中，[H,B]i为第i象限的面积,算出总面积A。
(7) 按“功能”键，显示“Hn Bn”，表示相应励磁电压下磁滞回线的顶点Hm、Bm。
四、实验内容
1．电路连接：选样品1按实验仪上所给的电路图连接线路，经仔细检查正确无误时，并令R1＝2.5Ω， X(H)和Y(B)（即U1和U2）分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔⊥为公共端(地)。
2．观察磁滞回线：开启示波器电源，调节示波器，令光点位于荧光屏坐标网格中心，并分别调节示波器x和y轴的灵敏度，使荧光屏上出现图形大小合适的磁滞回线，逐步增大电压，观察图形变化。（若图形顶部出现编织状的小环, 是由于U2和B的相位差等因素引起的畸变，如图8所示，可降低励磁电压U予以消除）。
4．令U＝0.5V，在相同的励磁电压Ｕ和相同的示波器灵敏度下，观察比较样品1和样品2的磁化性能，画出示意图，并指出哪个样品是硬磁材料，哪个是软磁材料？
5．测绘样品1的Bm－Hm与μ－Hm曲线： 仔细阅读测试仪的使用方法。
（1）连接实验仪和测试仪之间的信号连线。 （2）开启电源。
（3）依次测定U＝0.5，1.0?3.0V时的十组Hm和Bm值（参看上面“实验仪器”的使用方法）。注意，
每次改变U值，都要重新调节测试电路，即从使用方法（2）开始操作。 (4)作Bm－Hm与μ－Hm曲线。其中μ＝B/H。
6. 取U＝3.0V，R1＝2.5Ω，重新调节测试电路，测定样品1的HD、Br和磁滞损耗A。 7、换接样品2，重复步骤“5”和“6”。
图8 磁滞回线畸变
五、实验数据记录
表一 基本磁化曲线Bm－Hm与μ－H曲线 (样品1和样品2){注意结果的有效数字}
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U(V) Hm3103A/m 0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 Bm310T 3μ＝Bm/Hm(H/m) U(V) Hm3103A/m 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 Bm310T μ＝Bm/ Hm(H/m) 表二 （样品1）HD= 310A/m Br= 310T
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磁滞损耗A = + + + ?10J/m＝
3
（样品2）HD= 310A/m Br= 310T
33
磁滞损耗A = + + + ?10J/m＝
六、思考题
1．.什么叫铁磁材料的磁滞现象？
2．什么是矫顽力、剩磁感应强度、最大磁感应强度、磁导率及磁滞损耗？ 3．磁滞损耗与磁滞回线有什么关系？
4．矫顽力、磁滞损耗与铁磁材料的性质的关系是什么？ 5．为什么有时磁滞回线图形顶部出现编织状的小环，如何消除？
6．在测绘磁滞回线和基本磁化曲线时，为什么要先退磁？如果不退磁对测绘结果有什么影响？ 7. 铁磁质有哪两类，如何区分它们?
8. 样品１和样品2，哪个更适合做电磁铁的铁心，为什么？
附录：
在图5所示的电路中，变压器的平均磁路长度为L?60mm，励磁线圈N?50匝，次级线圈n?150匝。由安培环路定理、欧姆定律可得
NINU1H?1? (1)
LLR1其中N、L、R1均已知，所以H由U2确定。
在交流电作用下，铁芯产生交变磁场。根据法拉第电磁感应定律，在次级线圈中将产生感应电动势，
其大小为
?2?d?2d? ?ndtdt式中?2?n?，为次级线圈中的磁通链数，?为样品中的磁通量，且??又 B??2n?1?2dt n??S?1?2dt (2) nS?式中S?80mm2为样品的截面积。感生电动势在次级回路中产生电流I2，设在电容器C2的极板带电量为
Q，则
?2?I2R2?Q C2取R2足够大，使I2R2??Q/C2，则 ?2?I2R2
dQdU2 ?C2dtdtdU2所以 ?2?C2R2 (3)
dt又 I2? 32
将(3)式代入(2)式，得 B?C2R2U2 (4) nS因C2、R2的数值已知，故B可由U2确定。
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实验六、示波器的使用
示波器是一种用来检测观察信号的常用仪器，其规格和型号很多，但主要组成部分基本相同。可将信号衰减或放大，可观测信号的波形，测量电压和频率等。
预习要点
1、示波器的主要结构和显示波形的基本原理 2、示波器的校准和测量 3、什么是李萨如图形？
一、实验目的
1．了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。
2．学会使用信号发生器。
3．学会正确使用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。
二、实验原理
示波器是一种能观察各种电信号波形并可测量其电压、频率等的电子测量仪器。示波器还能对一些能转化成电信号的非电量进行观测，因而它还是一种应用非常广泛的、通用的电子显示器。 1．示波器的基本结构
示波器的型号很多，但其基本结构类似。示波器主要是由示波管、X轴与Y轴衰减器和放大器、锯齿波发生器、整步电路、和电源等几步分组成。其框图如图1所示。 (1) 示波管
示波管由电子枪、偏转板、显示屏组成。
电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。灯丝通电发热，使阴极受热后发射大量电子并经栅极孔出射。这束发散的电子经圆筒状的第一阳极A1和第二阳极A2所产生的电场加速后会聚于荧光屏上一点，称为聚焦。A1与K之间的电压通常为几百伏特，可用电位器W2调节，A1与K之间的电压除有加速电子的作用外，主要是达到聚焦电子的目的，所以A1称为聚焦阳极。W2即为示波器面板上的聚焦旋钮。A2与K之间的电压为1千多伏以上，可通过电位器W3调节，A2与K之间的电压除了有聚焦电子的作用外，主要是达到加速电子的作用，因其对电子的加速作用比A1大得多，故称A2为加速阳极。在有的示波器面板上设有W3，并称其为辅助聚焦旋钮。
在栅极G与阴极K之间加了一负电压即UK﹥UG ，调节电位器W1可改变它们之间的电势差。如果G、K间的负电压的
图1
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绝对值越小，通过G的电子就越多，电子束打到荧光屏上的光点就越亮，调节W1可调节光点的亮度。W1在示波器面板上为“辉度”旋钮。
偏转板：水平(X轴)偏转板由D1、D2组成，垂直(Y轴)偏转板由D3、、D4组成。偏转板加上电压后可改变电子束的运动方向，从而可改变电子束在荧光屏上产生的亮点的位置。电子束偏转的距离与偏转板两极板间的电势差成正比。
显示屏（荧光屏）：显示屏是在示波器底部玻璃内涂上一层荧光物质，高速电子打在上面就会发荧光，单位时间打在上面的电子越多，电子的速度越大光点的辉度就越大。荧光屏上的发光能持续的时间称为余辉时间。按余辉的长短，示波器分为长、中、短余辉三种。 (2) X轴与Y轴衰减器和放大器
示波管偏转板的灵敏度较低(约为0.1～1mm/V)，当输入信号电压不大时，荧光屏上的光点偏移很小而无法观测。因而要对信号电压放大后再加到偏转板上，为此在示波器中设置了X轴与Y轴放大器。当输入信号电压很大时，放大器无法正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器损坏，因此在放大器前级设置有衰减器。X轴与Y轴衰减器和放大器配合使用，以满足对各种信号观测的要求，即是示波器面板上的灵敏度调节旋钮。 (3) 锯齿波发生器
锯齿波发生器能在示波器本机内产生一种随时间变化类似于锯齿状、频率调节范围很宽的电压波形，称为锯齿波，作为X轴偏转板的扫描电压。锯齿波频率的调节可由示波器面板上的扫描时间选择旋钮控制。锯齿波电压较低，必须经X轴放大器放大后，再加到X轴偏转板上，使电子束产生水平扫描，即使显示屏上的水平坐标变成时间坐标，来展开Y轴输入的待测信号。 2．示波器的示波原理
示波器能使一个随时间变化的电压波形显示在荧光屏上，是靠两对偏转板对电子束的控制作用来实现的。如图2a 所示，Y轴不加电压时，X轴加一由本机产生的锯齿波电压ux ，ux=0时电子在E的作用下偏至a点，随着ux 线性增大，电子向b偏转，经一周期时间TX ，ux达到最大值uxm， 电子偏至b点。下一周期，电子将重复上述扫描，就会在荧光屏上形成一水平扫描线ab。
如图2b所示，Y轴加一正弦信号uy ，X轴不加锯齿波信号，则电子束产生的光点只作上下方向上的振动，电压频率较高时则形成一条竖直的亮线cd。
如图3所示，Y轴加一正弦电压uy ，X轴加上锯齿波电压ux ，且fx=fy ， 这时光点的运动轨迹是X轴和Y轴运动的合成。最终在荧光屏上显示出一完整周期的uy波形。 ⒊ 整步
从上述分析中可知，要在荧光屏上呈现稳定的电压波形，待测信号的频率f y必须与扫描信号频率fx
相等或是其整数倍，即fy=nfx(或Tx= nTy)，只有满足这样的条件时，扫描轨迹才是重合的，故形成稳定的波形。通过改变示波器上的扫描频率旋钮，可以改变扫描频率fX ，使fy=nfx条件满足。但由于fx的频率受到电路噪声的干扰而不稳定，fy=nfx的关系常被破坏，这就要用整步(或称同步)的办法来解决。即从外面引入一频率稳定的信号(外整步)或者把待测信号(内整步)加到锯齿波发生器上，使其受到自动控制来保持fy=nfx
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图3
0 图2