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。
图3.26.1起始磁化曲线和磁滞回线
(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时，
B 也随之减小，但并不沿原来的磁化曲线返回，
而是滞后于H 沿另一曲线ab 减小。当H 逐
步减小至0时，B 不为0,而是B r ，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，此时的 B r 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 二-H e ，B 才恢复为0，H e 称为矫顽力，对应于图 3.26.1中C 点。
继续增加反向磁场至 -Hm ，曲线达到反向饱和 a'点，磁感应强度变为-Bs 。再正向增
大由-H m 变至H m ，曲线又沿着a'经b'、c'又回到a 点。形成一条闭合 B-H 曲线，称为 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 i ，然后磁场在- H i
与H i 之 间变化未磁化状态的铁磁性材料， 在交变磁化场作用下，
也可以得
到一条磁滞回线。
但是这
条磁滞回线是不饱和的。 磁场由弱到强依次进行磁化的过程中， 可以得到面积由小到大的一
簇磁滞回线，如图3.26.2所示，将这些磁滞回线的顶点连起来，就得到基本磁化曲线，
如图
3.26.2中Oe 所示，它与起始磁化曲线是不同的。
磁导率u =B/H 。由基本磁化曲线可以近似确定铁磁材料的磁导率，从基本磁化曲线 上一点到原点O 连线的斜率定义为该磁化状态下的磁导率。
由于磁化曲线不是线性的，当H
由0开始增加时，u 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。u 随H 的变化曲线如图 3.26.3所示。磁导率u 非常高是铁磁材 料的主要特性，也是铁
B
图3.26.3 磁导率曲线
e
o
H i H 2 H 3 H
磁材料用途广泛的主要原因之一。
图3.26.2磁滞回线和基本磁化曲线
(4)当铁磁材料沿着磁滞回线经历磁化T去磁T反向磁化T反向去磁的循环过程中，由于磁滞效应，要消耗额外的能量，并且以热量的形式耗散掉。这部分因磁滞效应而消耗的能量，叫做磁滞损耗。材料磁化，磁感应强度变化dB时，磁场对单位体积磁性材料做功为HdB，磁场变化一个周期，磁场做功为W = :. HdB，所以一个循环过程中的磁滞损耗正比于磁滞回线所围的面积。
磁滞损耗在交流电路中磁滞损耗是十分有害的，必须尽量减小。要减小磁滞损耗就应选
择磁滞回线狭长、包围面积小的铁磁材料。如图 3.26.4所示，工程上把磁滞回线细而窄、矫顽力很小的铁磁材料称为软磁材料；把磁滞回线宽、矫顽力大的铁磁材料称为硬磁材料。
(5 )磁滞回线和各种磁化曲线都与交流磁场的频率有关。在进行动态测量，初级线圈需要
通过交流点，对于工作在50Hz工频的硅钢片，可以用变压器将220V市电降压后使用，对
其他频率的测量，可以用专用电源或带有功率输出的信号发生器作为励磁电源。
2 ?动态磁滞回线的测量原理
在各种电器的铁芯中软磁材料大多形成闭合磁路，所以采用闭合样品进行测量与实际应
用场合复合最好，如图3.26.5所示，在环形样品上绕N1匝初级线圈和N2匝次级线圈。R1为测量励磁电流的取样电阻，R2、C组成测量磁感应强度B的积分电路。
(1 )磁场强度H的测量
当初级线圈里通过励磁电流I1时，就在磁环中产生磁场，根据安培环路定理其磁场强度
H可表示为
N1I1N1
H —一山(3.26.1)
l IR1
式中I为被测样品的平均周长，R1是与初级线圈串联的电阻，U1表示R1两端的电压。由式(3.26.1)可知，已知的N1、I、R,，只要测出U1，即可确定H的大小。
图3.26.5动态磁滞回线测量电路原理图
（2）磁感应强度B的测量
由于样品被磁化后产生变化的磁通量r根据法拉第电磁感应定律，在匝数为N2的次级线圈中产生的感生电动势的大小为
^._N2^-N2sdB
dt dt dt (3.26.2)式（3.26.2）中S为环状样品的截面积，于是次级线圈中产生的磁感应强度的大小为
(3.26.3)
由式（3.26.3）可知，只有对次级线圈中的感生电动势；积分才能得到B值，而R2和C组成的积分电路可以实现对；的积分。
忽略自感电动势和电路损耗，次级线圈组成的回路方程为
；=I2R2 U2(3.26.4)式（3.26.4）中I2是感生电流，U2为积分电容C两端的电压。设在At时间内，丨2向电容C充电电量为Q，则U2=Q/C，所以有
(3.26.5)
如果选取足够大的C和R2，使I2R2…Q，则有
C
(3.26.6)
又因为i2= dQ/dt = CdU 2 /dt，所以
；=CR2处
(3.26.7 )
dt
将式（3.26.7）代入（3.26.2 ）中，并且只考虑数值而不考虑符号，可得
CR2
B 2U2
(3.26.8 )
N2S
由式（3.26.8）可知，已知N2、R2、C和S后，只要测量U2，即可确定B的大小。
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
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 ?饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列； ?剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs； ?矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）； ?磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关； ?初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp； ?居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度； ?损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r； ?在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 ?设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
南昌大学物理实验报告 课程名称：普通物理实验（2） 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、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 3、测定样品的磁化特性曲线（B-H曲线），并作μ-H曲线。 4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、B M、 H、B的等参量。 二、实验仪器：
TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。 三、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。其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化，即磁导率μ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。 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，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。 当磁场反向从0逐渐变至－H D，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，可以施加反向磁场。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，曲线RD称为退磁曲线。 图1还表明，当磁场按H S→O→H C→?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SRDS′R′D′S变化，可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这条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。磁滞是铁磁材料的重要特性之一，研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线，主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。 当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热，要消耗额外的能量，因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变，所以分子振动加剧，温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
铁磁材料的磁性能 1、铁磁性物质的磁化 当把一根铁棒插入通有电流的线圈时，可以发现铁棒能够吸引铁屑，这是由于铁棒被磁化的缘故。所谓磁化是指使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。只有铁磁性物质能够被磁化，非铁磁性物质不能被磁化。 铁磁性物质能够被磁化的主要原因是其内部存在大量的磁性小区域，即磁畴。在无外磁场作用时，铁磁物质中磁畴的排列杂乱无章，磁性相互抵消，物质对外界并不显磁性。但是，在外磁场作用下，磁畴将沿着磁场的方向排列，从而产生附加磁场，如图 4.1所示。附加磁场与外磁场叠加在一起，使得总磁场增强。有些铁磁性物质在去掉外磁场后对外仍显磁性，于是它们变成了永久磁铁。 （a）（b） 图4.1铁磁性物质的磁畴 2、磁化曲线 铁磁性物质在外磁场作用下，其内部将产生磁场。表征铁磁性物质内磁感应强度B随外磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也称为B-H曲线。如果铁磁性物质从完全无磁的状态进行磁化所得到的磁化曲线称为起始磁化曲线。磁化曲线是非线性的。起始磁化曲线应经过坐标原点，如图4.2所示。
图4.2铁磁性物质的磁化曲线 在磁化曲线起始的Oa段，曲线上升缓慢，这是由于铁磁物质内部磁畴的惯性造成的，这个阶段称为起始磁化阶段。随着H的增大，B也增大，磁化曲线中ab段的变化接近于直线，这是由于大量的磁畴在外磁场作用下沿着磁场的方向排列，附加磁场增强。然后，在bc段，随着H的增大，B也增大，但增大的速度变慢，这是由于铁磁性物质内部只剩下了少数的磁畴。最后，在cd段，由于铁磁性物质几乎全部被磁化，继续增大H，B几乎没有变化，即B达到了饱和值。不同的铁磁性物质具有不同的磁化曲线。 3、磁滞回线 上面介绍的磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强时的磁化过程。但是，在实际使用中，许多铁磁性材料往往工作在大小和方向交替变化的磁场中，这时由于铁磁性物质具有滞后效应和粘滞性，使得B的值不仅与相应的H有关，还与物质之前的磁化状态有关。 实验表明，如果B达到饱和值后，逐渐减小H，这时B并不是沿着图4.2中的磁化曲线减小，而是沿着另一条曲线下降，如图4.3所示的de段。当H减小至零时，B的值不是零，而是Br，Br称为剩磁。 图4.3磁滞回线 为了消除剩磁，必须施加反向的磁场。当反向磁场由零增大到Hc时，B的值为零。Hc 称为矫顽力，它反映了铁磁性物质保持剩磁的能力。继续增大反向磁场，B的值将从零变为负值，即B的方向发生改变，铁磁性物质被反向磁化。反向磁化使B达到饱和值后，减小反向磁场，磁化曲线将沿gk段变化，在k点处H为零。继续增大正向磁场，磁化曲线将沿khd变化。从磁化的整个过程可以看出，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。磁化过程所形成的闭合的、对称于原点的曲线defgkhd，称为磁滞回线。
磁性材料的磁性能 一、高导磁性 磁性材料的 μr >>1，可达数百、数千、乃至数万之值。能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。 磁性材料在外磁场作用下，磁畴转向与外磁场相同的方向，产生一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场，磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性物质被强烈的磁化。磁力线集中于磁性物质中通过。 磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。在此主要介绍其磁性能。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁感应强度。
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如图。 二、磁饱和性 B J 磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线； B 0 磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线； B 为B J 曲线和B 0直线的纵坐标 相加即磁场的 B -H 磁化曲线。 O H B B 0 B J B ? a ? b
? B -H 磁化曲线的特征 Oa 段：B 与H 几乎成正比地增加； ab 段： B 的增加缓慢下来； b 点以后：B 增加很少，达到饱和。 O H B B 0 B J B ? a ? b ? 有磁性物质存在时，B 与 H 不成 正比，磁性物质的磁导率μ不是常数， 随H 而变，如图。 ? 有磁性物质存在时，Φ 与I 不成 正比。 ? 磁性物质的磁化曲线在磁路计算 上极为重要，其为非线性曲线，实际 中通过实验得出。 O H B,μ B μ
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SRDS' R'D'S 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。
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 实验报告：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验题目: 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 二、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动态磁化特性。 2测定样品的基本磁化曲线，作卩-H曲线。 3计算样品的H=、B r、出和（Hn- B m ）等参数。 4测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 三、实验原理: 1铁磁材料的磁滞现象 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，故磁导率卩很高。 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0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，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0a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 m时，B到达饱和值，0abs称为起始磁化曲线，图1表 明，当磁场从H m逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“ 0 ”点，而是沿 另一条新曲线SR下降，比较线段0S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 4 Bkm 1 TFi ^Hc /~0/ Ho H n B线和磁滞回线当磁场反向从0逐渐变至-H e时，磁感应强度H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。 一簇磁滞回线图2同一铁 B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向 i i 磁场，f 称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态能力，线段 图1还表明，当磁场按 H 宀H --H m ~ 0^ H e — f 次序变化，相应的磁感 应强度 B 则沿 闭合曲线SRDS R D S 变化，这条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， 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卩 =B/H ,因B 与H 的关系成非线性，故铁磁材料卩的不是常数，而是随 H 而变化（如图3所示）。铁磁材料相 对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛主要原因之一。 图3 铁磁材料与H 的关系 图4不同材料的磁滞回线 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。而硬磁材料磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来 制造永磁体。 2用示波器观察和测量磁滞回线的实验原理和线路 观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。 RD 称为退磁曲线。 待测样品EI 型矽钢片，N 为励磁绕组, N 2为用来测量磁感应强度 B 而设置的绕组。R 为励磁电流取样电阻，设通过 Ni 的交流励磁电流为 i ，根据安培环路定律, L 为样品的平均磁路长度，其中 N i i L U H R ，所以有H NJ LR , 样品的磁化场强 U H 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。 第二章第三节： 1、铁磁材料被磁化时，当磁化电流越大，铁磁材料所呈现的磁性______。 A．越弱 B．强度不变 C．越强 D．增强但趋于饱和 2、交流电机、电气设备中所用的硅钢片铁芯，属于______磁材料；其剩磁及矫 顽力都______。 A．硬/小 B．硬/大 C．软/小 D．软/大 3、在铁芯线圈通电后，线圈内产生的磁感应强度与线圈电流（或磁势）的关系 ______。 A．成正比 B．成反比 C．无关 D．呈磁滞性、磁饱和性 4、铁磁材料在磁化时，其磁通密度随励磁电流的增加的量越来越少时称之为磁 化过程的______。 A．线性段 B．半饱和段 C．饱和段 D．反比段 5、对于各种电机、电气设备要求其线圈电流小而产生的磁通大，通常在线圈中 要放有铁芯，这是基于铁磁材料的______特性。 A．磁饱和性 B．良导电性 C．高导磁性 D．磁滞性 6、磁滞损耗与铁芯材料的磁滞回线所包围的面积______。 A．成正比 B．成反比 C．无关 D．不成比例 7、对硬磁材料的下列说法，错误的是______。 A．碳钢、钴钢是硬磁材料 B．磁滞回线较宽 C．矫顽力较大 D．是制造电机铁芯的材料 8、软磁材料的特点是______。 A．磁滞回线面积较大，剩磁较小 B．磁滞回线面积较大，剩磁较大 C．磁滞回线面积较小，剩磁较大 D．磁滞回线面积较小，剩磁较小 9、关于铁磁材料的下列说法错误的是______。 A．具有磁滞特征 B．具有磁饱和特征 C．磁导率非常数 D．具有高磁阻特征 10、铁芯线圈通以交变电流后，与线圈绝缘的铁芯会发热，这是由于______。A．电流的磁效应 B．电流的力效应 C．线圈中的电流产生热效应 D．线圈中的电流产生热效应及铁损引起的热效应 11、一般船用电机铁芯材料用______。 A．软磁材料 B．永磁材料 C．矩磁材料 D．有色金属 12、铁磁性材料不具有的特性是______。 A．剩磁性和磁滞性 B．磁饱和性 C．高导电性 5．4 铁磁性物质的磁化 一、选择题： 1、由铁磁性物质的磁化曲线可知，铁磁性物质的磁导率最大出现在磁化曲线的( ) A．起始段 B．直线段 C．饱和段 D．接近饱和段 2、如图1所示( ) A．(1)材料导磁性能强 B．(2)材料导磁性能强 C．两种材料的导磁性能一样 D．不能确定 3、如图2所示，退磁曲线为图中的（） A．ab B．bc C．cd D: de 图1 图2 4、半导体收音机的铁氧体磁棒是 ( ) A．硬磁性材料 B．软磁性材料 C．矩磁性材料 D．非铁磁性材料 5、下列说法正确的是（） A．电磁铁的铁芯是由软磁材料制成的 B．铁磁材料磁化曲线饱和点的磁导率最大； C．铁磁材料的磁滞回线越宽，说明它在反复磁化过程中的磁滞损耗和涡流损耗大； D．通入线圈中的电流越大，产生的磁场越强 6、电磁铁的铁心在交变电流作用下反复磁化，其内部的磁畴反复翻转，这种由翻转所产生的损耗叫( ) A.铜损 B．涡流损耗 C．磁滞损耗 D．漏磁损耗 7、录音磁头所用铁心材料和录音磁带所用磁性材料分别是( ) A．硬磁材料，软磁材料 B．硬磁材料，矩磁材料 C．软磁材料，矩磁材料 D．软磁材料，硬磁材料 8、适用制造永久磁铁的材料是( ) A．软磁性材料 B．硬磁性材料 C．矩磁性材料 D．顺磁性材料 9、正常工作时，电动机、变压器的铁芯一般工作在磁化曲线的 ( ) A．起始段 B．直线段 C．过渡段 D．饱和段 10、为减小剩磁，电磁线圈的铁心应采用( )。 A．硬磁性材料 B．非磁性材料 C．软磁性材料 D．矩磁性材料 11、铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是( ) A．磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大 B．磁滞回线包围的面积越小，磁滞损耗越大 C．磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D．以上答案均不正确 12、如果线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒介质，则线圈内 ( ) A．H不变，B变化 B．H变化，B不变 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。 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 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。 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 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。 测定铁磁材料的磁化曲线 实验目的： 1、了解铁磁材料的基本性质和用示波器获得动态磁滞回线的原理和方法； 2、学习示波器和交流毫伏表的使用方法； 3、学会测量基本磁化曲线的一种方法。 背景知识： 一、磁介质的分类 磁介质中的磁感应强度可以表示为B B B '+=0，其中0B 为真空中的磁感应强 度，B '为磁化而产生的附加磁场。定义0 B B r =μ为相对磁导率，则根据r μ的不同， 磁介质可以分为三类： 1、顺磁质：B '与0B 同向，即0B B >，故1>r μ,如锰、铝、氧等； 2、抗磁质：B '与0B 反向，即0B B <，故112铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
第二章第三节磁性材料的磁性能
5.4 铁磁性物质的磁化
铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
磁滞回线与基本磁化曲线
物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
测定铁磁材料的磁化曲线概要
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