大学物理-磁滞回线实验讲义

磁滞回线的测量实验报告一、实验目的1.了解磁滞回线的概念和特点；2.学习使用霍尔传感器测量磁场强度；3.掌握利用实验数据绘制磁滞回线的方法。

二、实验仪器和材料仪器：霍尔元件、磁力计、示波器、直流电源；材料：螺线管、磁铁、导线、万用表。

三、实验原理磁滞回线是磁化物质在外磁场作用下，磁感应强度与磁场强度之间的关系曲线。

当外磁场强度H由小到大变化时，磁感应强度B不仅不是单调变化的，而且在H改变方向时，B经过零点有回弹现象。

这种B-H的关系曲线即为磁滞回线。

磁滞回线可以揭示磁材料的磁化、变磁和反磁过程中的磁场调整以及应力状态等内部状况，对于磁性材料的性能评价具有重要的意义。

四、实验步骤1.准备工作：搭建实验电路，连接霍尔元件、示波器和直流电源；2.将磁力计放置在霍尔元件附近并调整合适的位置；3.施加一定外磁场强度H，并记录示波器上测得的霍尔输出电压UH 与电流电压表测得的霍尔电流IH的数值；4.改变外磁场强度的大小和方向，重复第三步，直到完成一次完整的磁滞回线的测量；5.将测得的磁场强度H和磁感应强度B的数据进行整理。

五、实验注意事项1.实验过程中需保持实验环境的稳定和安静；2.实验中需注意安全，避免磁铁和螺线管等物品的碰撞和意外伤害；3.在调整霍尔元件和磁力计位置时，需保证测量准确性和稳定性；4.测量数据需及时记录并整理，以免丢失。

六、实验结果及数据处理根据实验步骤记录的UH、IH数据，可以得到对应的磁感应强度B和磁场强度H的测量结果。

整理数据后，可以将B-H数据绘制成磁滞回线图。

七、实验结果分析通过实验数据的分析，可以得到磁滞回线的面积、对称性、磁饱和状态等信息。

此外，对于不同材料的磁滞回线，还可以比较其形状和性能差异。

八、实验总结通过本次实验，我们了解了磁滞回线的概念和特点，学习并掌握了使用霍尔传感器测量磁场强度的方法，熟悉了利用实验数据绘制磁滞回线的步骤和技巧。

此外，我们还通过实验结果对不同材料的磁滞回线进行了分析比较，深入了解了磁材料的性能差异和应用前景。

磁滞回线[引言]磁性材料应用很广，从常用的永久磁铁、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映了磁性材料的主要特征。

用示波器法测量铁磁处理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。

[实验目的]1.掌握用感应法测量磁参量的原理、方法和技术2.了解应力、样品形状、测量频率等因素对磁性的影响3.了解交流磁化曲线的定义和测试方法[实验内容]1.观测样品形状对磁化的影响2.观测应力对磁滞回线的影响，估算磁致伸缩系数3.观测磁滞回线随外加磁场的变化，作换向磁化曲线4.观测磁滞损耗功率随磁场频率的变化[实验原理]一．原理及仪器结构磁滞回线是表达铁磁材料在磁场下磁化和反磁化行为，即描述磁感应强度(B)或磁化强度(M)与外加磁场强度(H)关系的闭合曲线，反映材料的基本磁特性，是M S应用磁性材料的基本依据。

图1是直流磁场下的磁化曲线和磁滞回线。

图中标出了磁性材料的三个重要参数Mr(Br)、Hc、Ms (饱和磁化强度，即当磁化到饱和时M的值)。

在交变磁场中表现出的磁特性—交流磁特性或称动态磁特性和在直流场下的磁特性— 静态磁性有很大不同。

它不仅与材料本征特性有关，而且与测试频率、磁场波形等测试条件有关。

图2表示在相同频率下外磁场幅值大小对磁滞回线的影响。

随磁场变化，磁滞回线大小、形状都在变化。

连接各回线的幅值（图中的Hm 、Bm ）点得到一条通过原点的曲线，称换向磁化曲线或交流磁化曲线。

由图3可以看到，频率对磁滞回线形状有很大影响，矫顽力（H C ）随频率增大而增大。

感应法是一种最基本和常用的磁参量测量方法。

依据法拉第电磁感应定律，在环绕试样的探测线圈内的感应电动势与其中磁通量随时间的变化率成正比，即为dtdB S N ⋅⋅−=ε （1） 其中N 为探测线圈的匝数，S 为样品的截面积，根据（1）式，将试样放在变化的磁场内磁化，则在探测线圈内有与dtdB 成正比的电动势产生。

一、实验目的1. 理解磁滞回线的概念和特性；2. 掌握磁滞回线的测量方法；3. 分析磁滞回线与材料性能之间的关系。

二、实验原理磁滞回线是铁磁材料在外加磁场作用下，磁化强度（磁感应强度B）随磁场强度（磁场强度H）变化的关系曲线。

在磁滞回线中，磁化强度和磁场强度之间存在滞后现象，即当磁场强度减小到零时，磁化强度并不立即为零，而是保持一定的数值，这种现象称为磁滞。

磁滞回线的形状反映了铁磁材料的磁滞特性，主要包括以下参数：1. 矫顽力（Hc）：磁化强度为零时，所需的反向磁场强度；2. 饱和磁感应强度（Bs）：磁场强度达到饱和时，磁化强度达到的最大值；3. 剩磁（Br）：磁场强度为零时，磁化强度所保持的值。

三、实验仪器与材料1. 磁滞回线测量仪；2. 待测铁磁材料；3. 示波器；4. 磁场发生器；5. 信号发生器；6. 测量磁感应强度和磁场强度的传感器。

四、实验步骤1. 将待测铁磁材料放置在磁滞回线测量仪中，调整磁场发生器，使磁场强度逐渐增加；2. 使用信号发生器产生一定频率的交流信号，输入到磁滞回线测量仪中；3. 示波器显示磁滞回线图形，记录不同磁场强度下的磁化强度值；4. 根据实验数据，绘制磁滞回线曲线；5. 分析磁滞回线与材料性能之间的关系。

五、实验结果与分析1. 磁滞回线图形：根据实验数据，绘制磁滞回线曲线，如图1所示。

图1 磁滞回线曲线2. 磁滞回线参数：根据磁滞回线曲线，测量矫顽力（Hc）、饱和磁感应强度（Bs）和剩磁（Br）等参数。

3. 分析：（1）矫顽力（Hc）：矫顽力是磁滞回线中的最大磁场强度，反映了材料抵抗磁化退磁的能力。

矫顽力越大，材料越难退磁，即磁滞特性越好。

（2）饱和磁感应强度（Bs）：饱和磁感应强度是磁化强度达到的最大值，反映了材料的磁导率。

饱和磁感应强度越大，材料的磁导率越高。

（3）剩磁（Br）：剩磁是磁场强度为零时，磁化强度所保持的值，反映了材料的剩磁特性。

剩磁越大，材料的剩磁特性越好。

【实验内容与数据处理】实验材料：FeCoVSiB非晶合金薄带，带宽b=1.55mm，带厚b=40μm校准仪器常数用标准互感：互感系数（亨）M0=5.09×10−51.观察材料形状对磁化的影响样品：条形，1#长3cm，2#长6.5cm；磁化螺线管磁场强度：（U为示波器X轴读数）；H=4.55×103 U/R0探测线圈匝数：N2=150匝（附补偿线圈）。

用示波器观察两样品在同一频率和最大磁场下磁滞回线，记录相当于各样品的矫顽力Hc、饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和最大磁化强度的读数Mm，比较两样品的矩形度Mr/M s。

测完每个样品，将K1接校准一方（即接通标准互感），记录示波器显示图形X,Y的峰值，用式（6）计算仪器常数K0，用公式（11）计算相应的Mm、Mr，用以上磁场（H）公式计算矫顽力（H c）。

数据如下：单位（V）由K0=U0M0i0=U yM0RU x得短样品K0=6.17×104 V/Wb长样品K0=5.40×104 V/Wb又由M(t)=U(t)μ0K0N2S其中μ0=4π×10−7H/m N2=150 匝 S = bd = 6.2×10−9m23由以上数据对比可知，样品的长度会影响样品的磁性。

2. 观测外加应力对磁化的影响：样品：条形，上端固定，下端吊有秤盘；磁化螺线管的磁场强度：（附补偿线圈）H=1.47×104U.R在秤盘上加不同重力砝码（不加、加50克、加100克），在同一频率和最大磁场下用示波器观察各自的磁滞回线，记录Mm、Hc、M r的值，N2=200匝，用公式（11）计算Mm、Mr，用本组磁场强度公式计算Hc。

计算装置常数：由K0=U0M0i0=U yM0RU x得，50g：K0=5.40×104 V/Wb100g：K0=5.20×104 V/Wb又由M(t)=U(t)μ0K0N2S其中μ0=4π×10−7H/m N2=200 匝 S = bd = 6.2×10−9m2H=4.55×103 U/R0砝码重量不同，应力大小不相等，磁弹性能也不同3. 环形样品的磁滞回线随外加磁场的变化和交流磁化曲线样品尺寸：内径d1=7.54mm，外径d2=7.66mm，h=1.55mm；磁化线圈：匝；探测线圈：N1=150匝N 2=20匝测试：在固定频率下，用示波器观察磁场从零开始变化对磁滞回线的影响，记录各回线的最大点x，y值，分别用公式（2）、（7）计算磁场H和磁感应强度B值，并绘制B-H曲线（换向磁化曲线），由B-H曲线计算最大磁导率μm= (B/μ0H) max，μ0为真空磁导率。

实验 用微机观测交流磁滞回线软磁材料在电机、电器和仪表的设计制造中有广泛用途，其交流磁特性可以从交流磁化曲线和交流磁滞回线的形状和面积上集中表现出来，通过观测交流磁化曲线和交流磁滞回线，能够较完整地了解软磁材料的磁特性，这对研究软磁材料的性能及其应用有非常重要的意义。

测量磁性材料的动态磁滞回线方法较多，用示波器法测量动态磁滞回线的方法具有直观、方便、迅速以及能够在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测量的独特优点，本实验用微机模拟示波器，克服了普通示波器所不具备的存贮、计算和打印功能的缺陷，使交流磁滞回线的观测十分方便。

【实验目的】1.了解软磁材料在交变磁场中的磁特性；2.了解软磁材料的基本动态磁性参数；3.学习用微机观测交流磁滞回线的方法。

【实验原理】交流磁滞回线，通常简称交流回线。

在交流磁化过程中，不同的交流幅值磁场强度Hm 有不同的交流回线，各交流回线顶点的轨迹称为交流磁化曲线或简称Bm -Hm 曲线，Bm 称为幅值磁感应强度。

当交流幅值磁场强度达到饱和磁场强度Hs 时，Bm 不再随Hm 的增大有明显变化，此时Bm -Hm 关系呈现为一条趋于平直的可逆曲线，交流回线的面积不再随Hm 的增大而变化，这时的回线称为极限交流回线。

由极限交流回线可确定材料的饱和磁感应强度Bs 、交流剩余磁感应强度Ｂr 、交流饱和矫顽力Ｈc (如图1所示)。

幅值相对磁导率μa 则可由交流磁化曲线，按下式求得：mma H μB μ0(1) 其中：μ0为真空磁导率，其值为4π×10−7T ∙m/A (特斯拉·米/安培)-ＨcＢs Ｂr退磁曲线交流磁化曲线仿照静态磁化的初始磁导率和最大磁导率，也可把交流磁化时的μai 和μam称为初始磁导率和最大幅值磁导率（如图39-2所示）。

Ｂs 、Ｂr 、Ｈc 、μai 和μam 合称为交流回线参数，也是软磁材料的基本动态磁性参数。

Ｂm (T)μa (H/m )当材料沿着磁滞回线经历磁化—去磁—反向磁化—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，这部分能量叫做磁滞损耗。

磁滞回线研究一、 实验目的：a. 研究磁性材料的动态磁滞回线；a) b.了解采用示波器测动态磁滞回线的原理；b) c. 利用作图法测定磁性材料的饱和磁感应强度B,磁场强度H二、 实验仪器：普通型磁滞回线实验仪DH 4516。

实验原理：当材料磁化时，磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关，而且决定于磁化的历史情况，如图2.3.2-1所示。

曲线OA 表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，磁感应强度B 随H 的增加而增加，称为磁化曲线。

当H 增加到某一值H S 时，B 几乎不再增加，说明磁化已达到饱和。

材料磁化后，如使H 减小，B 将不沿原路返回，而是沿另一条曲线ACA 下降。

当H 从-H S 增加时，B 将沿A ’C ’A 曲线到达A ，形成一闭合曲线称为磁滞回线，其中H=0时，r B B ，B r 称为剩余磁感应强度。

要使磁感应强度B 为零，就必须加一反向磁场-H c , H c 称为矫顽力。

为了使样品的磁特性能重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（H=0,B=0）开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。

1 .示波器测量磁滞回线的原理图2.3.2-2所示为示波器测动态磁滞回线的原理电路。

将样品制成闭合的环形，然后均匀地绕以磁化线圈N 1及副线圈N 2，即所谓的罗兰环。

交流电压u 加在磁化线圈上，R 1为取样电阻，其两端的电压u 1加到示波器的x 轴输入端上。

副线圈N 2与电阻R 2和电容串联成一回路。

电容C 两端的电压u 加到示波器的y 输入端上。

（1）u x (x 轴输入)与磁场强度H 成正比，若样品的品均周长为l ，磁化线圈的匝数为N 1，磁化电流为i 1（瞬时值），根据安培环路定理，有H l =N 1 i 1,而111i R u =，所以H N l R u 111= （1） 由于式中R 1、l 和N 1皆为常数，因此，该式清楚地表明示波器荧光屏上电子束水平偏转的大小（u 1）与样品中的磁场强度（H ）成正比。

磁滞回线实验报告一、实验目的1、用示波器观测软磁材料的交流磁滞回线2、学习标定磁场强度，磁感应强度，测量样品的磁参数3、了解铁磁材料的磁化过程及磁化规律 二、仪器用具磁滞回线实验仪器（两个待测样品、一个软铁、一个硅钢片等），低压交流源，电感，示波器，直流电压源，数字万能表，导线若干。

三、实验原理磁滞回线表现磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。

四、实验内容与步骤1、电路连接：选样品1按实验仪上所给电路图连接电路，令1R =2.5Ω，“U 选择”置于0位，H U 和B U 分别接入示波器的“X 输入”和“Y 输入”，插孔为公共端。

2、样品退磁：开启实验仪电源，顺时针方向转动“U 选择”按钮，令U 从0增至3V ，然后逆时针转动旋钮，将U 从最大降至0，消除剩磁。

3、观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U=2.2V ，并分别调节示波器X 和Y 轴灵敏度，使显示屏出现图形大小合适的磁滞回线。

4、绘制基本磁化曲线：按步骤二对样品进行退磁，从U=0开始，逐档提高励磁电压，记录下这些磁滞回线第一象限顶点的坐标，其连线就是样品的基本磁化曲线B -H ；再做μ-H 曲线。

5、调节U=1.2V ，1R =2.5Ω，测定样品一的一组UB 和UH ，记录测量数据。

计算出D H 、r B 、m B 和H B ，绘出样品一的磁滞回线。

五、数据记录及处理 1、绘制基本磁化曲线（H U LR N 1H =， B U nS R 22C B = ， HB=μ）2、测定样品一的一组UB、UH值六、注意事项1、磁滞回线顶部出现小环，降低励磁电压予以消除。

2、建议选择样品一做实验，测得数据绘制的磁滞回线的图形比较饱满，实验数据更好测量。

3、无信号接入时，因为噪声会产生峰值，但是接入了信号后噪声产生的峰值会消除。

实验2-19 铁磁物质动态磁滞回线的测定【实验目的】1. 掌握用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本原理；2. 熟悉磁性材料的基本特性。

【实验原理】1. 磁滞回线铁磁材料在外加磁场中被磁化，使铁磁材料磁化的磁场强度H （即外加磁场）与铁磁材料内部的磁感应强度B 的关系为H B μ=。

然而铁磁材料的磁导率μ不是常量，B 与H 是非线性关系，如图2-19-1所示。

磁化前铁磁材料处于磁中性状态，即0B =，0H =。

当磁场H 从零开始增加时，磁感应强度B 随之缓慢上升，继而B 随H 迅速增长，其后B 的增长又趋缓慢，当H 增加到m H 时，B 达到饱和值m B ，即H 再增加，B 几乎不再增加。

从O 到达饱和状态的这段H B -曲线，称为起始磁化曲线（图2-19-1中曲线oa 所示）。

当H 从m H 减小时，B 也随之减小，但不沿原曲线返回，而是沿另一曲线ab 下降。

当H 下降为零时，B 不为零，表明铁磁材料中仍保留一定的剩磁r B 。

使磁场反向增加到c H -时，材料中的磁感应强B 下降为零，继续增加反向磁场到m H -，B 又达到饱和值m B -。

逐渐减小反向磁场直至为零，再加上正向磁场直至m H ，则磁感应强度沿defa 变化，于是得到一条闭合曲线abcdefa 。

这条曲线称为铁磁材料的磁滞回线。

其中r B 称为剩磁，如果铁磁材料有剩磁存在，表明它已被磁化过。

c H 称为矫顽力，它表示铁磁材料抵抗去磁的能力。

c H 越大，表示铁磁材料越不容易退磁。

实验表明，当铁磁材料从未被磁化开始，在最初几个反复磁化的循环中，往往不能形成闭合曲线，经过十几次反复磁化后，才能获得一个稳定的闭合磁滞回线，这条曲线表征该材料的磁化性质。

当交变磁场由弱到强单调增加时，处于交变磁场中的铁磁材料便从初始状态0=H ，0=B 开始依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图2-19-2所示。

把原点O 和各磁滞回线的顶点1a ，2a ，…，a 所连成的曲线，称为基本磁化曲线。

用微机型磁滞回线测试仪研究铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存贮用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。

磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。

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。

铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力C H 的大小不同。

硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力大（达m /A 102~1204⨯以上），因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。

软磁材料的磁滞回线窄，矫顽磁力C H 一般小于m /A 120，但其磁导率和饱和磁感强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。

磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性，也是设计电磁机构作仪表的重要依据之一。

【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H ~μ曲线。

3．测定样品的C H 、r B 、m B （m m B H ∙）等参数。

4．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。

【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1中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即0H B ==，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S H 时，B 到达饱和值S B ，oabs 称为起始磁化曲线。

图1表明，当磁场从S H 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0H =时，B 不为零，而保留剩磁r B 。