实验C 磁化曲线和磁滞回线测量
磁性材料应用广泛，扬声器永久磁铁、变压器铁芯、计算机磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料分为硬磁和软磁两大类。硬磁材料的剩磁和矫顽力大（102 ~2?104 A/m），可做永久磁铁。软磁材料的剩磁和矫顽力小（102 A/m以下），容易磁化和去磁，广泛用于电机和仪表制造业。磁化曲线和磁滞回线是磁材料的重要特性，是变压器等设备设计的重要依据。
磁滞回线测量可分静态法和动态法。静态法是用直流来磁化材料，得到的B—H曲线称为静态磁磁滞回线。动态法是用交变来磁化材料，得到的B—H曲线称为动态磁滞回线。静态磁滞回线只与磁化磁场的大小有关，磁样品中只有磁滞损耗；而动态磁滞回线不仅与磁化磁场的大小有关，还与磁化场的频率有关，磁样品中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗。因此，同一磁材料在相同大小磁化场下，动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大。
本实验采用动态法测量软磁样品的动态磁滞回线和磁化曲线，测量曲线可连续或逐点显示在LCD（液晶）屏上，直观、简便、物理过程清晰。
【实验目的】
1.了解磁滞回线和磁化曲线概念，加深对磁材料矫顽力、剩磁等参数的理解。
2.掌握磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法，确定B s、B r和H c等参数。
3.探讨励磁电流频率对动态磁滞回线的影响。
【预备问题】
1.为什么测磁化曲线先要退磁？
2.为什么测量磁化曲线要进行磁锻炼？
3.为什么动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大？
【实验仪器】
FC10-II型智能磁滞回线实验仪。
【实验原理】
1.铁磁材料的磁化规律
(1) 初始磁化曲线
在强度为H的磁场中放入铁磁物质，则铁磁物质被磁化，
其磁感应强度B与H的关系为：B = μ H，μ为磁导率。对于
铁磁物质，μ不是常数，而是H的函数。如图1所示，当铁
磁材料从H=0开始磁化时，B随H逐步增大，当H增加到
H s时，B趋于饱和值B s，H s称为饱和磁场强度。从未磁化到
饱和磁化的这段磁化曲线OS，称为初始磁化曲线。
图1初始磁化曲线
(2) 磁滞回线
如图2所示，当磁材料达到饱和磁化B s 后，如果将H 减小，B 也减小，但沿与OS 不同的路径ab 返回。当H =0时，B=B r ，到达b 点，B r
称为剩磁。欲使B =0，必须加反向磁场，当H = -H c ，
B =0（完全退磁），到达c 点，bc 段曲线称为退磁曲线，
H c 称为矫顽力。如果反向磁场继续增大，磁性材料将
反向磁化。当H=-H S 时，磁化达到反向饱和，B =-B s ，
到达d 点。此后若减小反向磁场使H =0，则B = -B r ，
到达e 点；当H=H c 时，B =0，到达f 点；再次当H=H s
时，B =B s ，回到正向饱和状态a 点。经历这样一个循环
后形成的闭合曲线abcdefa 称为磁滞回线。
H S 、B S 、B r 、H c 是磁滞回线的特征参数。剩磁Ｂr 反映介质记忆能力的大小，矫顽力H c 反映铁磁材料是硬磁还是软磁。磁性材料的磁化特性不仅与
材料自身的性质有关，还与材料形状、磁化场频率及波形有关。
由于磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在实
验过程中磁化电流只允许单调地增加或减少，不能时增时减。
当从初始状态H =0、B =0开始周期性地改变H 的大小和方向
时，可以得到面积由大到小的磁滞回线簇，如图3所示。图3
的原点0和各磁滞回线的顶点a 1,a 2,a 3,…，a 所连成的曲线,
就是初始磁化曲线。
在测定初始磁化曲线时，首先必须将磁材料充分退磁，以
保证每次都是从原始状态（H =0，B =0）开始。退磁方法为：
先用大磁化电流让铁磁材料饱和磁化，然后缓慢减小交变电流，
利用逐渐衰减的交变电流对磁材料反复磁化，最后将电流调为
零，重复2~3次即可完全退磁。退磁回线是一串面积逐渐缩小
而最终趋于原点0的环状曲线，如图4所示。
为了得到稳定闭合的磁滞回线，磁材料的每个磁化状态都要反复磁化，这种反复磁化的过程称为磁锻炼。由于动态法测量磁化曲线采用交变电流，每个状态都经过充分的磁锻炼，所以可随时测得稳定闭合的磁滞回线。
2.实验原理
图3 磁滞回线簇
图4 退磁过程 图2 磁滞回线
如图5所示，待测样品为磁环，磁环的励磁线圈匝数为N 1，测量磁环磁感应强度B 的测量线圈匝数为N 2。R 1为励磁电流的取样电阻，R 2为积分电阻，C 为积分电容。在线圈N 1中通入磁化电流I 1，根据安培环路定律，磁环中产生的磁场H 为： L
I N H 11= （1） 式中L 为磁环样品的平均磁路长度。取样电阻R 1的输出电压为：
11R I U H = （2）
由式（1）和式（2）得：
H U LR N H 1
1= （3） 在式（3）中，N 1、L 、R 1为已知常数，只要测出U H ，就得到磁场强度H 。
设磁场H 在磁环样品中产生的磁感应强度为B ，由电磁感应原理可知，有效横截面积为S 2的测量线圈的磁通量Φ=BN 2S 2，测量线圈产生的感生电势为：
dt
dB S N dt d E 222-=Φ-= （4） 为了测量B ，用R 2C 电路对感生电势E 2进行积分，选择R 2和C 的数值使R 2>>1/ωc ，ω为励磁电流的频率，则E 2 ≈ I 2 R 2，积分电容C 的输出电压U B 为：
B CR S N dB CR S N dt E CR dt I
C C Q U U c B ???======2
2222221
1 （5） 由（式（5）得：
B U SN CR B 2
2= （6） 式（6）中，N 2、C 、S 、R 2为已知常数，只要测出U B ，就得到磁场感应强度B 。
【实验内容与步骤】
图6是FC10-II 型智能磁滞回线实验仪，包括样品测试箱（有红色和蓝色两个磁环样品）和LCD 智能测试仪两个部分，LCD 显示屏可代替示波器直接显示测量曲线和剩磁、矫顽力等数据，实验数据及输入参数可保存和随时调用。其详细使用方法见附录1。
1.选择测试箱的磁样品（红色或蓝色磁环）。红色磁环为软磁材料，蓝色磁环为硬磁图5 测量原理
电
源）
材料，它们的几何参数相同：截面S =124mm 2，平均磁路长度L =130mm ，N 1 =N 2 =100匝。
按图6连线：将测试箱信号源的输出端连到磁样品的励磁线圈输入端，将磁样品测量线圈的输出端连到RC 积分电路的输入端，将测试箱U H 和U B 的输出端分别接到LCD 智能测试仪的U H (X)和U B (Y)的输入
端，并将它们的接地端相连。
2.选取测试箱元件参数。
取样电阻R 1=5.5 Ω，积分电阻
R 2=30K Ω，积分电容C =
30μF ，保证R 2>>1/ωc 。注意：
R 2不能小于10 K Ω，C 不能小
于1μF ，否则磁滞回线会畸变。
3.观察磁滞回线簇和初始磁化曲线
（1）接通实验仪电源，选取励磁信号源的幅度和频率。励磁信号源为正弦波，频率在20~200Hz 连续可调，并由4位数码管显示，幅度可用波段开关分档可调。
选取正弦信号的频率（如50Hz ），幅度波段开关放合适位置（如I 档）。
（2）用LCD 智能测试仪观测磁滞回线簇和初始磁化曲线
① 打开LCD 智能测试仪的电源后，LCD 显示初始界面，屏幕右下角显示“F S ”字符，表示目前可以响应“S/预置”键和“F/采样间隔“键，其他按键目前暂不能响应。说明：按键上的“数字”或“字母”代表该键编号，按键上的“汉字或+1/-1”代表该键的功能。
② 按“S/预置”键：通过“ 0/+1”“1/-1”，“2/左移”，“3/右移”键来设置“取样电阻R 1、积分电阻R 2、积分电容C ”参数，以便微电脑可以根据实验数据计算B 或H 值，描绘磁滞回线或磁化曲线。磁样品的“L 、横截面积S 、励磁线圈匝数N 1、测量线圈匝数N 2”已经预置好，不要修改。参数设置好后，按“D/确定”键，保存设置参数。此时LCD 上显示B-H 直角坐标轴。
③ 按“5/回线簇”键：自动测量并显示一条与励磁正弦信号幅度相对应的磁滞回线。依次将励磁正弦信号的幅度波段开关调至II 档、III 档，…，则自动测量并显示面积逐次增大的其他磁滞回线，得到磁滞回线簇（共测6条磁滞回线），将原点0与各磁滞回线的顶点a 1,a 2,a 3,…，a 相连,得到初始磁化曲线。观察并记录这些磁滞回线的形状与特征，以便与后面逐点测量的磁滞回线比较。
4.逐点测量初始磁化曲线
（1）将励磁正弦信号的频率调为50Hz ，幅度波段开关调至0档，从退磁状态开始测量。
（2）按“D/确定”键，结束当前操作。
（3）按“4/起始磁化曲线”键：测量并显示与与励磁正弦信号幅度相对应的起始磁化曲线的一个点及B 、H 值，将B 、H 值记录到数据表1（自拟）；然后将励磁正弦信号的幅度波段开关调至I 档，按“4/起始磁化曲线”键，则显示磁化曲线的第2个点和B 、H 值，记录B 、H
值；依次方法逐步增大励磁正弦信号幅度直到磁化曲线饱和，从而得到起始磁化曲线。
图6 TC10-II 型智能磁滞回线试验仪
将所有点的B、H值记录到数据表1。画出LCD屏上的初始磁化曲线，以作数据处理时参考。
注意：如果漏记了前面某个测量点的B、H值，可以按“7/逐点查询”键来查询。每按1次该键，从磁滞回线右上角开始按选择的步长和逆时针方向，LCD屏上用“加亮”方式显示该点，并显示该点的B和H值。
（4）将励磁正弦信号的频率调为100Hz，重复上述操作，再测一条初始磁化曲线，与50Hz初始磁化曲线进行比较。
5.逐点测量磁滞回线
（1）按“D/确定”键，结束当前操作。
（2）将励磁正弦信号的频率调为50Hz，幅度波段开关调至饱和磁化幅度（如IX档）。
（3）按“6/逐点测量”键：LCD屏显示磁滞回线右上角的一点和B、H值，将B、H值记录到数据表2（自拟）。再按一次“6/逐点测量”键，按默认的步长、逆时针方向测量并显示磁滞回线第二个点和B、H值，记录B、H值。不断按“6/逐点测量”键，直到得到一条完整的磁滞回线，将所有点的B、H值记录到数据表2中。画出LCD屏上的磁滞回线，读出H S、B S、B r、H c值，以作数据处理时参考。
注意：（1）如果LCD显示的磁滞回线顶部出现编织状小环，则可减小励磁信号幅度消除。(2)如果LCD显示的磁滞回线大小不合适，可以通过“8/B缩小”键、“9/B放大”键、“A/H放大”键、“X/H缩小“键在“B坐标方向”或“H坐标方向”放大或缩小磁滞回线。（3）如果漏记了前面某个测量点的B、H值，可以按“7/逐点查询”键来查询。每按1次该键，从磁滞回线右上角开始按选择的步长和逆时针方向，LCD屏上用“加亮”方式显示该点，并显示该点的B和H值。
（4）将励磁正弦信号的频率调为100Hz，重复上述操作，再测一条磁滞回线，与50Hz 磁滞回线进行比较。
【数据处理】
1.根据逐点测量的初始磁化曲线数据表，同一坐标纸上画出50Hz与100Hz励磁信号的初始磁化曲线，并讨论两条初始磁化曲线的异同与原因。
2.根据逐点测量的磁滞回线数据表，在与初始磁化线同一坐标纸上画出50Hz与100Hz 励磁信号的磁滞回线，并从曲线上确定饱和磁感应强度B S、剩余磁感应强度B r和矫顽力H C。讨论两条初始磁滞回线的异同与原因。
【思考题】
1.在测量磁滞回线下降段曲线时，励磁电流先从0.55A变到了0.25A测量，如果想补测0.40A这点，能否将电流直接从0.25A调回0.40A测量，然后再从0.40A调到0.10A继续测量，为什么？
2.在电流步进法测图7所示的磁滞回线时，若在励磁电流为正向饱和电流I S时突然断开测试仪电源，
此时铁磁材料的剩磁为多少？
【附录1】 FC10-II 型智能磁滞回线实验仪的使用方法
FC10-II 型智能磁滞回线实验仪包括样品测试箱和LCD
智能测试仪两个部分。
1.样品测试箱(面板如附图1所示)
(1)励磁信号源：正弦波，频率连续可调20~200Hz 连续
可调，4位数码管显示，幅度可用波段开关分10档可调。(2)
采样电阻R 1：二盘电阻箱：（0~10）?(1+0.1)Ω，步长0.1Ω。
(3)积分电阻R 2：二盘电阻箱：（0~10）?(10+1)k Ω，步长1k Ω。(4)积分电容C ：二盘电容箱：（0~10）?(1+0.1)μF ，步长0.1μF 。(5)红色磁环为软磁材料，蓝色磁环为硬磁材料.截面S =124mm 2
，平均磁路长度L =130mm ，N 1 =N 2 =100匝。 2. LCD 智能测试仪(面板如附图2所示)
（1）功能：微电脑控制，240?128点阵LCD 显示，触式键盘开关；自动连续和逐点步进测量磁环样品的用初始磁化曲线和动态磁滞回线，测量步长可设置；由示波器和点阵LCD 显示曲线和和剩磁、矫顽力等参数；实验数据及输入参数可保存和随时调用；通过改变励磁信号的幅度，自动测量并在LCD 显示磁滞回线簇（1~10条磁滞回线）；LCD 显示的曲线可通过按键放大或缩小；在测量过程中，能自动调节坐标的显示范围，以确保任何测量点均显示在LCD 内；可通过按键移动光标逐点查询磁滞回线的B 或H 值，并在磁滞回线上用“加亮”方式显示该点。
（2）键盘功能
键面标注“0-9”数字/“中文”或“A-X ”字母/“中文”，其中“0-9”数字或”A-X ”字母是该键的代码，而“中文”表示该键的功能。
附图1 样品测试箱面板
图7 实验测量曲线
“复位”键：LCD 显示“欢迎使用智能磁滞回线实验仪，佛山科学技术学院研制”，LCD 右下方显示可以响应的按键代码，如“S D ”，表示当前可响应“S/预置”、“D/确定”键，其他键当前暂不响应。
“S/预置”键：通过“ 0/+1”“1/-1”，“2/左移”，“3/右移”键来设置磁样品“磁路长度、横截面积、励磁线圈匝数、测量线圈匝数”和“取样电阻R 1、积分电阻R 2、积分电容C ”等参数，以便微电脑可以根据实验数据计算B 或H 值，描绘磁滞回线或磁化曲线。参数设置后，按“D/确定”键存贮设置参数。
“D/确定”键：确认“预置参数”，或结束当前操作。
“0/+1”键：在设置参数时，按该键使屏幕闪烁的数字值“+1”。
“1/-1”键：在设置参数时，按该键使屏幕闪烁的数字值“-1”。
“2/左移”键：在设置参数时光标左移1位。
“3/右移”键：在设置参数时光标右移1位。
“4/起始磁化曲线”键：第1次按该键，屏幕显示B-H 坐标，测量并在LCD 显示与励磁信号号幅度相对应的起始磁化曲线的一个点和B 、H 坐标值。然后从小到大改变励磁信号幅度，再按该键，测量并显示磁化曲线的第2个点和B 、H 坐标值，依此下去直到磁化曲线饱和，从而逐点测出起始磁化曲线。
“5/回线簇”键：第1次按该键，屏幕显示B-H 坐标，自动测量并在LCD 显示与励磁信号幅度相对应的磁化曲线。然后改变励磁信号幅度，自动测量并显示另一条磁滞回线，与前面的磁滞回线一起形成磁滞回线族（1~10条磁滞回线）。
“6/逐点测量”键：第1次按该键，屏幕显示B-H 坐标，测量并在LCD 显示磁滞回线右上角第一点及B 、H 坐标值。每按1次键，按选择的步长和逆时针方向测量并显示磁滞回线下1个点及B 、H 坐标。
“7/逐点查询”键：每按1次键，从磁滞回线右上角开始按选择的步长和逆时针方向，在LCD 上用“加亮”方式显示该点和该点的B 、H 值。
“8/B 缩小”键：每按1次键，LCD 显示的磁滞回线在B 坐标方向缩小一定量。
“9/B 放大”键：每按1次键，LCD 显示的磁滞回线在B 坐标方向放大一定量。
“A/H 放大”键：每按1次键，LCD 显示的磁滞回线在H 坐标方向放大一定量。
“X/H 缩小“键：每按1次键，LCD 显示的磁滞回线在H 坐标方向缩小一定量。
“F/采样间隔“键：选择绘制磁滞回线的采样间隔（1~9），改变测量步长。
附图2 LCD 智能测试仪面板
实验C 磁化曲线和磁滞回线测量 磁性材料应用广泛，扬声器永久磁铁、变压器铁芯、计算机磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料分为硬磁和软磁两大类。硬磁材料的剩磁和矫顽力大（102 ~2?104 A/m），可做永久磁铁。软磁材料的剩磁和矫顽力小（102 A/m以下），容易磁化和去磁，广泛用于电机和仪表制造业。磁化曲线和磁滞回线是磁材料的重要特性，是变压器等设备设计的重要依据。 磁滞回线测量可分静态法和动态法。静态法是用直流来磁化材料，得到的B—H曲线称为静态磁磁滞回线。动态法是用交变来磁化材料，得到的B—H曲线称为动态磁滞回线。静态磁滞回线只与磁化磁场的大小有关，磁样品中只有磁滞损耗；而动态磁滞回线不仅与磁化磁场的大小有关，还与磁化场的频率有关，磁样品中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗。因此，同一磁材料在相同大小磁化场下，动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大。 本实验采用动态法测量软磁样品的动态磁滞回线和磁化曲线，测量曲线可连续或逐点显示在LCD（液晶）屏上，直观、简便、物理过程清晰。 【实验目的】 1.了解磁滞回线和磁化曲线概念，加深对磁材料矫顽力、剩磁等参数的理解。 2.掌握磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法，确定B s、B r和H c等参数。 3.探讨励磁电流频率对动态磁滞回线的影响。 【预备问题】 1.为什么测磁化曲线先要退磁？ 2.为什么测量磁化曲线要进行磁锻炼？ 3.为什么动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大？ 【实验仪器】 FC10-II型智能磁滞回线实验仪。 【实验原理】 1.铁磁材料的磁化规律 (1) 初始磁化曲线 在强度为H的磁场中放入铁磁物质，则铁磁物质被磁化， 其磁感应强度B与H的关系为：B = μ H，μ为磁导率。对于 铁磁物质，μ不是常数，而是H的函数。如图1所示，当铁 磁材料从H=0开始磁化时，B随H逐步增大，当H增加到 H s时，B趋于饱和值B s，H s称为饱和磁场强度。从未磁化到 饱和磁化的这段磁化曲线OS，称为初始磁化曲线。 图1初始磁化曲线 (2) 磁滞回线
磁导率表示物质磁化性能的一个物理量，是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比，又成为绝对磁导率。物质的绝对磁导率和真空磁导率（设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m）比值称为相对磁导率，也就是我们一般意义上的磁导率。对于顺磁质μr＞1，对于抗磁质μr＜1，但它们都与1相差很小（例如铜的μr与1之差的绝对值是0．94×10-5）。然而铁磁质的μr可以大至几万。 非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。 所以，铜虽然具有抗磁性，但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质，其相对磁导率会达到400以上。所以用铜裹住铁并不能阻断磁力，而且是远远不能。在某些特殊情况下，铜的抗磁性就会表现出来，如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%（当然，这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损）。 直截了当地讲，磁场无处不在，是不能阻断的。只不过各种物质导磁性有所差异，如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1，它们对磁不感兴趣；而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性
磁滞回线和基本磁化曲线【实验原理】铁材料的磁滞现象: 铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间的关系的特征。将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化．当磁场强度H由零增加时，磁感应强度B由零开始增加。H继续增加，B增加缓慢，这个过程的B -H 曲线称为起始磁化曲线，如图l 中的oa 段所示。当磁场强度H减小，B也跟着减小，但不按起始磁化曲线原路返回，而是沿另一条曲线（图1中）ab 段下降，当H 返回到零时，B不为零，而保留一定的值Br，即铁磁材料仍处于磁化状态，通常Br称为磁材料的剩磁。将磁化场反向，使磁场强度负向增加，当H达到某一值材料中的磁感应强度才为零，这个磁场强度Hc 继续增加反向磁场强度，磁感应强度B反向增加。如图1中cd 段所示。Hc时，铁磁称为磁材料的矫顽力。增加到Hm时，其过程与磁场强度从Hm减小到-Hm 过程类似。这样形成一个闭合的磁滞回线。逐渐增加H从值，可以得到一系列的逐渐增大的磁滞回线，如图 2 所示。把原点与每个磁滞回线的顶端基本磁化曲线。如图1中oa 段所示。当Hm增加到一定程度时，磁滞回线两端较平，即H增加，B增加很小，在此时附近铁磁材料处于饱和状态。。基本磁化曲线上的点与原点连线
的斜率称为磁导率。 在给定磁场强度条件下表征单位H 所激励出的磁感应强度B ，直接表示材料磁化性能强弱。从磁化曲线上可以看出磁导率并不是常数。当铁磁材料处于磁饱和状态时，磁导率减小较快。曲线起始点对应的磁导率称为初始磁导率。磁导率的最大值称为最大磁导率。这两者反映 2 、示波器显示样品磁滞回线的实验原理及电路2 、示波器显示样品磁滞回线的实验原理及电路 曲线的特点。如图3所示。只要设法使示波器X 轴输入正比于被测样品中的H，使Y 轴输入正比于样品的B , 保持H和B为样品中的原有关系就可在示波器荧光屏上如实地显示出样品的磁滞回线。怎样才能使示波器的X轴输入正比于H , Y轴输入正比于B 呢？图4为测试磁滞回线的原理图。L为被测样品的平均长度 （虚细框）, R1,R分别为原，副边匝数， 故只要将U1和UC分别接到示波器的X 轴与Y轴输入，则在荧光屏上扫描出来的图形就能如实地反映被测样品的磁滞回线。依次改变U1 各条磁滞回线顶点的连线便是基本磁化曲线。本实验的任 务之一是定出各顶点所代表的U1和UC的值（即H和B的值），画出基本磁化曲线
磁化曲线和磁滞回线 磁性材料应用很广，从长用的永久磁铁、变压器铁芯，到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用。磁滞回线和磁化曲线反应了磁性材料磁特性的主要特征。 用示波器法测量铁磁材料的磁特性是磁测量的基本方法之一，它具有直观、方便、迅速以及能够在不同的磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）测量的优点，适用于一般工厂快速检测和对成品进行分类。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁化曲线和磁滞回线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。 〖实验原理〗 1． 铁材料的磁滞现象 铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H 与磁感应强度B 之间的关系的特征。 图 7－1 图 7－2 将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化.当磁场强度H 由零增加时, 磁感应强度B 由零开始增加。H 继续增加，B 增加缓慢，这个过程的B — H 曲线称为起始磁化曲线，如图7－1中的oa 段所示。 当磁场强度H 减小，B 也跟着减小，但不按起始磁化曲线原路返回，而是沿另一条曲线（图7－1中）ab 段下降，当H 返回到零时，B 不为零，而保留一定的值r B ，即铁磁材料仍处于磁化状态，通常r B 称为磁材料的剩磁。 将磁化场反向，使磁场强度负向增加，当H 达到某一值C H ?时，铁磁材料中的磁感应强度才为零，这个磁场强度C H ?称为磁材料的矫顽力。继续增加反向磁场强度，磁感应强度B 反向增加。如图7－1cd 段所示。 当磁场强度由m H ?增加到m H 时，其过程与磁场强度从m H 到m H ?过程类似。这样形成一个闭合的磁滞回线。 C H m H m B m B ? m H ? C H ? r B ? r B
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、实验目的： 1.认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2.测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。 3.测定样品的H D、B r、B S和（H m·B m）等参数。 4.测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 二、实验原理： 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O时，B不为零，而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。 图1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线S SRD'S D R' '变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明，当初始态为H＝B＝O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图2所示，这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率 H B μ=，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化（如图3所示）。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。 可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，图4为常见的两种典型的磁滞回线，其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。 图2 同一铁磁材料的 一簇磁滞回线 图1 铁磁质起始磁化 曲线和磁滞回线 图 3 铁磁材料μ与H并系曲
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 实验讲义 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性，也是设计选用材料的重要依据。 一：实验目的： 1．．．认识铁磁材料的磁化规律，比较两种典型铁磁物质的动态磁特性。 2．．．测定样品的基本磁化特性曲线(B m-H m曲线)，并作μ—H曲线。 3．．．测绘样品在给定条件下的磁滞回线，以及相关的H c，B r，B m，和[H B ]等参数。 二：实验原理： 铁磁物质是一种性能特异，在现代科技和国防上用途广泛的材料。铁，钴，镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率μ 很高。另一特性是磁滞，即磁场作用停止后，铁磁材料仍保留磁化状态。图一为铁磁物质的磁感应强度Β与磁场强 度H H 图一铁磁物质的起始磁化曲线和磁滞回线 图中的原点。表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O 。当外磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段落0a所示；继之B随H迅速增长，如ab段所示；其后，B的增长又趋缓慢；当H值增至Hs 时，B 的值达到Bs ，在S点的B s和H s，通常又称本次磁滞回线的B m和H m。曲线oabs段称为起始磁化曲线。 当磁场从H s逐渐减少至零时，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到o点，而是沿一条新的曲线sr下降，比较线段os和sr，我们看到：H减小，B也相应减小，但B的变化滞后于H的变化，这个现象称为磁滞，磁滞的明显特征就是当H=0时，B不为0，而保留剩磁B r。 当磁场反向从o逐渐变为-H c时，磁感应强度B=O，这就说明要想消除剩磁，必须施加反向磁场，H c称为矫顽力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段rc称为退磁曲线。 图一还表明，当外磁场按H s →0→-H c→-H s→0 → H c→ H s次序变化时，相应的磁感应强度则按闭合曲线srcs’r’c’s变化时，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁，由于磁畴的存在，此过程要消耗能量，以热的形式从铁磁材料中释出。这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 当初始态为H=B=O的铁磁材料，在峰值磁场强度H由弱到强的交变磁场作用下磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一组磁滞回线，如图二所示。
实验名称：软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ，常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r .磁滞损耗P 等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据. 铁磁材料磁化时，其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点： 1．一块从未被磁化的软磁材料磁化时，当H 由0开始逐渐增加至某最大值H m ，B 也由0开始逐渐增加，由此画出的B -H 曲线o -a 称起始磁化曲线，如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线很陡，第三阶段曲线又变得平缓.最后B 趋于不变，这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度，记做B s . 2．磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的，当磁场由饱和时的H m 减小至0，B 并非沿原来的磁化曲线返回，而是滞后于H 的变化.当H =0时，B =B r ，称为剩余磁感应强度.要想使B 为0，就必须施加一反向磁场-H c .H c 称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-H m ，曲线到达a '，磁感应强度变为-B s .磁场再由-H m 变至H m ，曲线又回到a ，形成一条闭合曲线，叫磁滞回线. 3．如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于H m 的值H 1，然后磁场在- H 1与H 1之间变化，也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和 的.逐渐增加磁场至H 2，H 3，H 4，…(H 2 实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验目的 1．认识铁磁质的磁化规律，比较两种典型的铁磁质的动态磁特性。 2．测定样品的基本磁化曲线，作μr －H 曲线。 3．测定样品的H D 、B r 、B m 和[H ·B]max 等参数。 4．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 二、实验原理 1．铁磁物质及其磁滞曲线 根据介质在磁场中的表现，一般将磁介质分为顺磁质、抗磁质和铁磁质。 设想在真空中（没有磁介质时）有一磁场的磁感应强度是B 0，其大小是B 0，将磁介质放入这个磁场中，若磁介质中的磁感应强度比B 0小一点，那末这个介质是抗磁质；若磁介质中的磁感应强度比B 0大一点，那末这个介质是抗磁质；若磁介质中的磁感应强度比B 0大得多，甚至数百数万倍的增长，那末这个介质是铁磁质。实验表现是铁磁质移近磁极时被吸住，顺磁质稍微有被磁极吸引，而抗磁质反而被磁极稍微推开。 下表是一些材料的相对磁导率，根据相对磁导率很容易区分顺磁质、抗磁质和铁磁质。 铁磁质材料包含铁、钴、镍、某些稀有金属及其众多合金以及它们的许多氧化物的混合物（铁氧体）等。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的材料，我们一般情况提到磁介质均指铁磁质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率μ很高；另一特征是磁滞，即磁化场消失后，介质仍保留磁性，即有剩磁。图1为铁磁质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。 图1 铁磁质的B －H 关系曲线 图2 铁磁质的μ－H 关系曲 S S 线 图1中的原点O表示磁化之前铁磁质处于磁中性状态，即B＝H＝0，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段Oa所示，继之B 随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，OabS称为起始磁化曲线。（注意：这里说的饱和值B S，并不是说B的最大值。其实在达到B S后磁感应强度B仍然在随磁化场强度H变化，这时的B－H关系几乎是线性的。定义M＝B/μ0－H为磁化强度，则在B到达饱和值B S后，磁化强度M是几乎不变的，达到饱和磁化强度M S。饱和磁化强度M S以及如图2所示的起始磁导率μI、最大磁导率μM是研究软磁材料的三个重要参量。）当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到O点，而是沿另一条新的曲线SQ下降，比较线段OS和SQ可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝0时，B不为零，而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H C时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H C称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段QC称为退磁曲线。当磁场按H S→O→H C→－H S→O→H C→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SQCS'Q'C'S变化，这闭合曲线称为磁滞回线。 当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化—去磁—反向磁化—反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 【实验目的】 1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2. 测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。 3. 测定样品的H D、B r、B S和（H m·B m）等参数。 4. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 【实验仪器】 DH4516型磁滞回线实验仪，数字万用表，示波器。 【实验原理】 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O时，B不为零，而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。 图1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线'变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁S R' D SRD'S 心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化 曲线 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 实验２０铁磁材料的磁滞回线及基本 磁化曲线 铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料。如航天、通信、自动化仪表及控制等都无不用到铁磁材料（铁、钴、镍、钢以及含铁氧化物均属铁磁物质）。因此，研究铁磁材料的磁化性质，不论在理论上，还是在实际应用上都有重大的意义。本实验使用单片机采集数据，测量在交变磁场的作用下，两个不同磁性能的铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。 【预习重点】 （１）看懂实验原理图及接线图。 （２）复习示波器的使用方法。 参考书：《电磁学》下册，赵凯华、陈熙谋着，第五、六章；《大学物理学》电磁学部分，杨仲耆等编，第六章。 【仪器】 磁滞回线实验组合仪、双踪示波器。 【原理】 １）铁磁材料的磁化及磁导率 铁磁物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁滞的特性。一般都是通过测量磁化场的磁场强度Ｈ和磁感应强度Ｂ之间的关系来研究其磁性规律的。 图２０—１起始磁化曲线和磁滞回线 图２０—２基本磁化曲线 当铁磁物质中不存在磁化场时，Ｈ和Ｂ均为零，即图２０—１中Ｂ～Ｈ曲线的坐标原点０。随着磁化场Ｈ的增加，Ｂ也随之增加，但两者之间不是线性关系。当Ｈ增加到一定值时，Ｂ不再增加（或增加十分缓慢），这说明该物质的磁化已达到饱和状态。Ｈm 和Ｂm 分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度（对应于图中ａ点）。如果再使Ｈ逐渐退到零，则与此同时Ｂ也逐渐减少。然而Ｈ和Ｂ对应的曲线轨迹并不沿原曲线轨迹ａ０返回，而是沿另一曲线ａｂ下降到Ｂr ，这说明当Ｈ下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性，这种现象称为磁滞，Ｂr 称为剩磁。将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到Ｈ＝－Ｈc ，磁感应强度消失，这说明要消除剩磁，必须施加反向磁场Ｈc 。Ｈc 称为矫顽力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。图２０—１表明，当磁场按Ｈm →０→－Ｈ c →－Ｈm →０→Ｈc →Ｈm 次序变化时，Ｂ所经历的相应变化为Ｂm →Ｂr →０ →－Ｂm →－Ｂr →０→Ｂm 。于是得到一条闭合的Ｂ～Ｈ曲线，称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），它将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明，对于初始态为Ｈ＝０，Ｂ＝０的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化的过程中，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图２０—２所示。这些磁滞回线顶点的连线称 姓名：易常瑞 学号： 5502211043 班级： 应用物理学11班 班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042 五、数据处理 基本磁化曲线与μ—H 曲线(R 1=3Ω) μ—H 曲线 |?/(H /m ) H/(A/m) 姓名：易常瑞学号： 5502211043 班级：应用物理学11班班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042 基本磁化曲线 磁滞回线(U=1.0v, R1=2.5Ω) 姓名：易常瑞学号： 5502211043 班级：应用物理学11班班级编号：s008 实验时间：第十周星期三13：00座位号：8 教师编号：T042 磁滞回 线 由磁滞回线所谓的面积可知，磁滞损耗为[HB]=2.7（T?A/m） 饱和磁感应强度B s=1.273333333(T) 矫顽力H D=115.3333333(A/m) 剩磁R r=0.366666667(T) 相关已知量：N=50，L=60mm n=150，s=80mm2，c1=c2=20μF，R2=10kΩ 相关公式：H=NR1 L U1，B=c2R2 ns U2 六、误差分析 本实验的最大误差可能就来源于我的读数，因为本来是以大格为标准读的，而我以小格为标准读，因为所要读的点本来就比较大，如果再读的那么精确的话，反而会使误差增大，看一下我所画出来的磁滞回线就知道了，并不是那么圆滑。 还有一个误差就是第一个表格，因为很多的电压和电阻情况下都无法将所有的一组数据记录完整，因此为了达到这个目的，必须将初始值的图像调得非常小，这就带来了读数误差，再一个就是后面几个数据由于图像并不是很好而带来误差。因此，在测量时，应适当改变横向或纵向电压，已达到获得较好读数的目的。 铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线 铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料。如航天、通信、自动化仪表及控制等都无不用到铁磁材料(铁、钴、镍、钢以及含铁氧化物均属铁磁物质)。因此，研究铁磁材料的磁化性质，不论在理论上，还是在实际应用上都有重大的意义。本实验使用单片机采集数据，测量在交变磁场的作用下，两个不同磁性能的铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。 1)铁磁材料的磁化及磁导率 铁磁物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁滞的特性。一般都是通过测量磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间的关系来研究其磁性规律的。 图20—1起始磁化曲线和磁滞回线 图20—2基本磁化曲线 当铁磁物质中不存在磁化场时，H和B均为零，即图20—1中B～H曲线的坐标原点0。随着磁化场H的增加，B也随之增加，但两者之间不是线性关系。当H增加到一定值时，B不再增加(或增加十分缓慢)，这说明该物质的磁化已达到饱和状态。Hm和Bm分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度(对应于图中a点)。如果再使H逐渐退到零，则与此同时B也逐渐减少。然而H和B对应的曲线轨迹并不沿原曲线轨迹a0返回，而是沿另一曲线ab下降到Br，这说明当H下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性，这种现象称为磁滞，Br称为剩磁。将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到H=-Hc，磁感应强度消失，这说明要消除剩磁，必须施加反向磁场Hc。Hc称为矫顽力。它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。图20—1表明，当磁场按Hm→0→-Hc→-Hm→0→Hc→Hm次序变化时，B所经历的相应变化为Bm→Br→0→-Bm→-Br→0→Bm。于是得到一条闭合的B～H曲线，称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心)，它将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明，对于初始态为H=0，B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化的过程中，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图20—2所示。这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线。由此可近似确定其磁导率μ=B/H。因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是常数，而是随H而变化，如图20—3所示。在实际应用中，常使用相对磁导率μr=μ/μ0。μ0为真空中的磁导率，铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。 图20—3铁磁材料μ与H关系曲线 实验26 铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m ，常用于电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的，磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得，这些参数是磁性材料研制、生产和应用的总要依据。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磁滞回线；采用交变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动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化，测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力 、剩余磁感应强度 、饱和磁感应强度 、磁滞损耗等磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪，双踪示波器，导线。 【实验原理】 1．磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时，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。铁磁性材料磁化时，它的磁感应强度B 要随磁场强度H 变化而变化。但是B 与H 之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下： （1）当磁性材料从未磁化状态（H =0且B =0）开始磁化时，B 随H 的增加而非线性增加由此画出的H B 曲线称为起始磁化曲线，如图3.26.1（O-a ）段曲线。起始磁化曲线大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线较陡，第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H 增大到一定值m 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m H 和s B 分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度，对应图3.26.1中的a 点。 实验铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 电源网讯铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。铁磁材料的性能需通过相关曲线及有关参数进行了解，以便根据不同的需要合理地选取铁磁材料。本实验主要学习铁磁材料有关曲线的描绘方法及材料参数的测量方法。 一、实验目的 1、认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2、测定样品的基本磁化曲线，作μ—H曲线。 3、测定样品的Hc、Br、Hm、Bm和（H?B）等参数。 4、测绘样品的磁滞回线，估算磁损耗。 二、实验原理 铁磁材料在外磁化场作用下可被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，就是磁化场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态。用图形表示铁磁物质磁滞现象的曲线称为磁滞回线，它可以通过实验测得，如图3.3-1所示。 图3.3-1 铁磁材料磁滞回线图 当磁化场H逐渐增加时，磁感应强度B将沿OM增加，M点对应坐标为（Hm、Bm），即当H增大到Hm时、B达到饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线，如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线原路返回，而是沿MR曲线下降，即使磁化场H减小到零时，B仍保留一定的数值Br，OR表示磁化场为零时的磁感应强度，称为剩余磁感应强度（Br）。 当反向磁化场达到某一数值时，磁感应强度才降到零。强制磁感应强度B降为零的外加磁化场的大小Hc，称为矫顽力。当反向继续增加磁化场，反向磁感应强度很快达到饱和 (－Hm、－Bm)点，再逐渐减小反向磁化场时，磁感应强度又逐渐 增大。图3.3-1还表明，当磁化场按Hm→O→Hc→-Hm→O→ →Hm次序变化时，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线MRC M 变化，这闭合曲线称为磁滞回线。由于铁磁物质处在周期性交变磁场中，铁磁物质周期性地被磁化，相应的磁滞回线称为交流磁滞回线，它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过程，磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一磁化循环中所消耗的能量，叫做磁滞损耗，在交流电器中应尽量减小磁滞损耗。 从铁磁物质的性质和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料矫顽力小，磁滞回线狭长，它所包围的“面积”小，在交变磁场中磁滞损耗小，因此适用于电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器中的铁芯等。硬磁材料的特点是矫顽力大，剩磁Br也大，这种材料的磁滞回线“肥胖”，磁滞特性非常显著，制成永久磁铁用于各种电表、扬声器中等，软磁与硬磁材料的磁滞回线如图3.3-2所示。 应该说明，当初始状态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依 铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线 铁磁材料分为硬磁和软磁两类。硬磁材料（如铸钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。软磁材料（如硅钢片）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。可见，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之 一。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。 一 实验目的 1、 掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法 2、 观察磁滞现象，加深对铁磁材料主要物理量（如矫顽力、剩磁和磁导率等）的理解。 二 实验原理 (一)起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线 铁磁材料（如铁、镍、钴和其他铁磁合金）具有独特的磁化性质。取一块未磁化的铁磁材料，譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，则钢圆环中的磁感应强度B 随激励磁场强度H 的变化如图1中oa 段所示。这条曲线称为起始磁化曲线。继续增大磁化电流，即增加磁场强度H 时，B 上升很缓慢。如果H 逐渐减小，则B 也相应减小，但并不沿ao 段下降，而是沿另一条曲线ab 下降。 B 随H 变化的全过程如下： 当H 按 O →H m →O →－c H →－H m →O →c H →H m 的顺序变化时， B 相应沿 O →m B →r B →O →－m B →－r B →O →m B 的顺序变化。 将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。 从图1可以看出： B H B m B r a b －H m f o H C c d H m －H C －B r －B m e 图 1 实验26铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m，常用于电机、 电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过 程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的，磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性 的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得，这些参数是磁性材料研制、生产 和应用的总要依据。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磁滞回线；采用交变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动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化，测绘基本磁 化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化 规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度、磁滞损耗等 磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪，双踪示波器，导线。 【实验原理】 1.磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时，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。铁磁性材料磁化时，它的磁感应强度B要随磁场强度H变化而变化。 但是B与H之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下： (1)当磁性材料从未磁化状态( H =0且B =0)开始磁化时，B随H的增加而非线性增加由此画出的B-H曲线称为起始磁化曲线，如图 3.26.1 (O-a)段曲线。起始磁化曲线 大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线较陡，第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H增大到一定值H m 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 m和B s分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度，对应图 3.26.1中的a点。 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 在各类磁介质中，应用最广泛的是铁磁物质。在20世纪初期，铁磁材料主要用在电机制造业和通讯器件中，如发电机、变压器和电表磁头，而自20世纪50年代以来，随着电子计算机和信息科学的发展，应用铁磁材料进行信息的存储和纪录，例如现以成为家喻户晓的磁带、磁盘，不仅可存储数字信息，也可以存储随时间变化的信息；不仅可用作计算机的存储器，而且可用于录音和录像，已发展成为引人注目的系列新技术，预计新的应用还将不断得到发展。因此，对铁磁材料性能的研究，无论在理论上或实用上都有很重要的意义。 磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料磁特性的主要特征。本实验仪用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测绘的B-H曲线称为动态磁滞回线。测量铁磁材料动态磁滞回线的方法很多，用示波器测绘动态磁滞回线具有直观、方便、迅速及能在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测绘的独特优点。 一、实验目的 1．认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2．掌握铁磁材料磁滞回线的概念。 3．掌握测绘动态磁滞回线的原理和方法。 4．测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。 5．测定样品的H C、B r、H m和B m等参数。 6．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 二、实验原理 1．铁磁材料的磁滞特性 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H很高。另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H 增至H S时，B达到饱和值B S，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H＝O时，磁感应强度B值并不等于0，而是保留一定大小的剩磁Br。 实验题目：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 实验目的：认识铁磁物质的磁化规律；测定样品的基本磁化规律，作μ-H 曲线；计算样品的H c 、B r 、B m 和（H m ，B m ）等参数；测绘样品的磁滞回线，估算其磁带损耗。 实验原理：铁磁物质在外磁场作用下被强烈磁化，故磁导率μ很 大；在磁化场作用停止后，铁磁质可以保留磁化状态。 以B 为纵轴，H 为横轴作图，原点表示磁化之前物质 处于磁中性状态，B=H=0，当H 开始增加时，B 随之增加。如右上图中a ，称为起始磁化曲线。当H 从H m 减小时，B 沿滞后于H 的曲线SR 减小，这就是磁滞现象。当H=0时，B=B r 称为保留剩磁。当B=0时，H=-H c ，H c 称为矫顽力。 当磁场沿H m →0→-H c →-H m →0→H c →H m 次序变化时， 相应的B 沿一条闭合曲线变化（右上图），这个曲线就 是磁滞回线。若铁磁材料在交变电场中不断反复被磁 图一：磁滞回线 化、去磁化，那么材料在这个过程中要消耗额外的能 量，称为磁滞损耗，其值与磁滞回线面积成正比。 磁滞回线的顶点的连线称为基本磁化曲线（右下图）。 图二：基本磁化曲线 实验内容： 1、将仪器的连线连接好，开启仪器； 2、退磁后，将额定电压调至3.0V ，测量铁磁质的磁滞回线； 3、将电压从0.5V 逐渐调至3.0V ，依次得到B m 、H m ，从而得到铁磁质的基本磁化曲线。 实验数据： 表一：磁滞回线数据 基本磁化曲线： 表二：基本磁化曲线数据 数据处理： 磁滞回线 根据数据作图得： 从图中大致得到：B m=0.604T；H m=194.0A/m；B r=0.183T；H c=37.3A/m。基本磁化曲线 根据数据作图得： 实验-铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 实验铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 电源网讯铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。铁磁材料的性能需通过相关曲线及有关参数进行了解，以便根据不同的需要合理地选取铁磁材料。本实验主要学习铁磁材料有关曲线的描绘方法及材料参数的测量方法。 一、实验目的 1、认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2、测定样品的基本磁化曲线，作μ—H曲线。 3、测定样品的Hc、Br、Hm、Bm和（H?B）等参数。 4、测绘样品的磁滞回线，估算磁损耗。 二、实验原理 铁磁材料在外磁化场作用下可被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，就是磁化场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态。用图形表示铁磁物质磁滞现象的曲线称为磁滞回线，它可以通过实验测得，如图3.3-1所示。 图3.3-1 铁磁材料磁滞回线图 当磁化场H逐渐增加时，磁感应强度B将沿OM增加，M点对应坐标为（Hm、Bm），即当H增大到Hm时、B达到饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线，如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线原路返回，而是沿MR曲线下降，即使磁化场H减小到零时，B仍保留一定的数值Br，OR表示磁化场为零时的磁感应强度，称为剩余磁感应强度（Br）。 当反向磁化场达到某一数值时，磁感应强度才降到零。强制磁感应强度B降为零的外加磁化场的大小Hc，称为矫顽力。当反向继续增加磁化场，反向磁感应强度很快达到饱 和 (－Hm、－Bm)点，再逐渐减小反向磁化场时，磁感应强度又逐渐增大。图3.3-1还表明，当磁化场按 Hm→O→Hc→-Hm→O→ →Hm次序变化时，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线MRC M变化，这闭合曲线称为磁滞回线。由于铁磁物质处在周期性交变磁场中，铁磁物质周期性地被磁化，相应的磁滞回线称为交流磁滞回线，它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过程，磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一磁化循环中所消耗的能量，叫做磁滞损耗，在交流电器中应尽量减小磁滞损耗。 从铁磁物质的性质和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料矫顽力小，磁滞回线狭长，它所包围的“面积”小，在交变磁场中磁滞损耗小，因此适用于电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器中的铁芯等。硬磁材料的特点是矫顽力大，剩磁Br也大，这种材料的磁滞回线“肥胖”，磁滞特性非常显著，制成永久磁铁用于各种电表、扬声器中等，软磁与硬磁材料的磁滞回线如图3.3-2所示。 应该说明，当初始状态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
磁滞回线与基本磁化曲线
铁芯磁化曲线
铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量
实验 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验报告
实验-铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
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