2010软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的测量磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的两个基本磁性特性，可以通过实验测量来获得。

磁化曲线反映了铁磁材料在外加磁场下的磁化过程，磁滞回线则是描述铁磁材料在磁场变化时磁化状态的变化过程。

在这篇文章中，我们将详细介绍铁磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法。

一、磁化曲线的测量1、实验原理铁磁材料在外磁场作用下会被磁化，磁化过程可以被描述为一个磁化曲线。

实验中，我们可以通过应用不同大小的磁场来测量铁磁材料的磁化曲线，并在相应的磁场值处记录样品磁化强度。

2、实验步骤（1）选择适当的铁磁材料。

铁磁材料应该具有较高的磁滞回线，磁化曲线应平滑连续。

（2）制备样品。

将铁磁材料制成条状或薄片状，并尽可能保持样品尺寸一致。

（3）将制备好的铁磁材料打磨并清洗干净。

（4）准备实验装置。

将样品放置于磁感应计中间，并将磁感应计连接到电压表或电流表。

（5）应用不同大小的外磁场，并记录磁化强度。

使用恒流源或电压源，应用不同大小的电流或电压，同时记录磁感应计测得的磁感应强度，以得到磁化曲线。

重复多次实验，取平均值或绘制不同曲线来验证测量结果的准确性。

3、注意事项（1）要保持样品尺寸一致，以避免磁滞回线太宽或太窄。

（2）应避免外界干扰和温度变化对实验结果的影响。

（3）在应用不同磁场时，应注意不要让磁场过强以至于将样品磁化到饱和，否则曲线终止于饱和点。

（1）选择适当的铁磁材料。

（4）以一个磁场方向开始，应用不同大小的磁场，并记录磁化强度，记录下磁化曲线，此时磁滞回线仍未形成完整闭合环形。

（5）随着外磁场方向变化，记录相应的磁化曲线和磁滞回线，直到一整个闭合环形的曲线测得。

（6）重复多次实验，取平均值或绘制不同曲线来验证测量结果的准确性。

（1）测量时应注意保持外部环境的稳定，避免温度、震动等因素对实验结果的影响。

（2）应避免将试样磁滞回线的心磁化带磁化到饱和，否则将不能获得完整的磁滞回线。

（3）应避免在试样磁滞回线完成闭合之前改变外加磁场的方向，否则将失去呈环形的磁化曲线。

磁性材料基本磁化曲线的测量一、实验目的1. 通过实验了解铁磁材料基本磁化曲线测试的原理，熟悉磁锻、去磁的过程，以及用数字磁通计测量磁通的方法，掌握用冲击法测量铁磁材料基本磁化曲线的方法； 2、通过实验熟练掌握数字磁通计的使用方法。

二、磁性材料的静态磁特性的测量原理 1.原理磁性材料静态磁特性的测试，主要包括基本磁化曲线和磁滞回线及有关磁参量的测试。

静态磁特性测量的基本原理式根据电磁感应原理，当磁化回路中的磁化电流改变时，试样中的磁通量随之改变，在测量线圈两端产生感应电动势，根据冲击检流计偏转和磁化电流确定试样的直流磁性参数。

磁轭由高导磁材料制成，其截面积大于试样截面积50倍。

磁轭与试样间的气隙极小，因此磁轭与试样构成的磁路中，可近似地认为磁势全部降落在试样上。

根据磁路中的安培环路定律。

试样中的磁场强度H 为LIW H 1=（1） 式中L 为试样的有效长度。

根据电磁感应定理可知，当磁化电流增加I ∆时，试样中的磁通量增加∆Φ，则测试线圈W 2中的磁通链增加ϕ∆，即∆Φ=∆2W ϕ。

ϕ∆将使数字磁通计产生偏转，其最大偏转值ϕ∆。

因此磁感应强度B 的增量为：SW S B 2ϕφ∆=∆=∆ （2） 式中S 为试样的截面积。

常用的测量装置见图1所示，图中：T ～220——去磁用交流调压器220/0~250V ，500V A ； A ——监视去磁电流用的交流安培表，选用量程1A ； E ——直流稳压电源； R 2——多档可选电阻；a.——磁轭。

截面积为4900 mm 2；b.——试样。

截面积S=100mm 2，试样的有效长度L=230 mm ； W 1——试样的磁化绕组。

2000匝（由红色接线柱引出）； W 2——磁测试线圈。

30匝（由黑色接线柱引出）； mA ——直流毫安表；Φ——数字磁通计，选用量程10mWb ； K 1、K 2、K 3一双刀双向开关；图1 冲击法测量铁磁材料基本磁化曲线的原理图2.实验装置使用介绍AmA图2 实验装置的面板图在实验装置图2中，交流回路已经接线完毕，无需用户接线。

动态法测量磁滞回线和磁化曲线实验报告动态法测量磁滞回线和磁化曲线实验报告一、引言磁滞回线和磁化曲线是研究磁性材料磁化性质的重要工具。

磁滞回线描述了材料在外加磁场作用下磁化程度的变化规律，而磁化曲线则反映了材料的磁化特性。

本实验通过动态法测量磁滞回线和磁化曲线，旨在深入了解磁性材料的磁化行为，并通过分析实验数据得出相关结论。

二、实验原理1. 磁滞回线磁滞回线是描述材料在外加磁场逐渐增加和减小过程中磁化程度的变化情况。

在实验中，我们需要使用霍尔效应磁强计来测量磁场强度，从而可以得到材料的磁滞回线。

2. 磁化曲线磁化曲线是描述材料在外加磁场作用下磁化程度随磁场变化的曲线。

在实验中，我们需要使用霍尔效应磁强计和恒流源来测量材料在不同磁场强度下的磁场强度和磁化强度，并绘制出磁化曲线。

三、实验步骤1. 实验准备：a. 准备一块磁性材料样品，并将其放置在实验装置上。

b. 连接霍尔效应磁强计和恒流源到实验装置上，确保测量的准确性和稳定性。

2. 磁滞回线的测量：a. 调整恒流源的电流使得霍尔效应磁强计输出为零。

b. 逐渐增加恒流源的电流，记录同时测量到的磁场强度和霍尔效应磁强计输出的数值。

c. 逐渐减小恒流源的电流，重复步骤b的测量过程。

d. 根据实验数据绘制磁滞回线图。

3. 磁化曲线的测量：a. 调整恒流源的电流使得霍尔效应磁强计输出为零。

b. 逐渐增加恒流源的电流，记录同时测量到的磁场强度和霍尔效应磁强计输出的数值。

c. 根据实验数据绘制磁化曲线图。

四、实验结果与讨论1. 磁滞回线的分析根据所测得的磁滞回线数据，我们可以观察到磁性材料在磁场逐渐增大过程中逐渐磁化，达到饱和磁化强度后，进一步增大磁场也不会有明显增加的效果。

而在磁场逐渐减小过程中，磁性材料的磁化程度也会随之减小，直到完全消除磁化。

磁滞回线的形状对应着材料的磁滞损耗和剩磁等特性。

2. 磁化曲线的分析根据所测得的磁化曲线数据，我们可以观察到磁性材料在不同磁场强度下的磁化程度存在一定的非线性关系。

图1 起始磁化曲线和磁滞回线实验六、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：1．一快从未被磁化的材料磁化时，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.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是，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，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，H3，H 4，…(H 2<H 3<H 4…)，可以得到一系列磁滞回线.将这些磁滞回线的顶点连起来，就得到基本磁H图2 磁滞回线和基本磁化曲线化曲线，如图2. 【实验目的】1．了解有关铁磁性材料性质的知识；2．了解用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的原理； 3．学习并体会物理实验方法中的转换测量法；4．掌握用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的方法. 【实验器材】GY-4隔离变压器；CZ-2磁质回线装置；COS5020示波器. 【实验原理】软磁材料的样品可做成闭合回路状（如图所示），在样品上绕N 1匝初级线圈和N 2匝次级线圈，初级线圈里通过电流i 1，在样品中产生磁场，其磁场强度为11111u lR N l i N H ==（1） 式中l 是初级线圈所绕样品的平均长度，R 1是与初级线圈串联的电阻，u 1是R 1两端的电压.采用动态测量法，初级线圈里需通过交流电（由隔离变压器提供）.样品被磁化后产生变化的磁通量，进而在次级线圈中产生感应电动势：22d d d d d d BN N S t t tψφε=-=-=- S 是样品的截面积.次级线圈的电压正比于磁感强度B 随时间的变化率，必须积分后才能得到B .积分可由RC 电路来完成，电路中满足条件fCR π212>>，忽略次级线圈的内阻后，可得：222R CB u N S=（2） u 2是电容器两端的电压.由此可见u 1正比于H ，u 2正比于B ，将信号分分别输入到双通道示波器的x端和y端，选择x-y方式，就可以在示波器上看到磁滞回线.定量测量时，记录每一步磁滞回线的定点坐标，由电压参数得到相应的电压值，再根据(1)、(2)计算对应的B、H值，从而可做出基本磁化曲线.在饱和磁滞回线上记录H c、B s、B r的坐标，可算出相应的实验值.【实验内容及步骤】实验内容：1．在坐标纸上做出基本磁化曲线和饱和磁滞回线.2．给出H c、B s、B r的实验结果.步骤：1．正确连接线路，调节示波器，观察磁滞回线的形状.2．将隔离变压器电压调至80V左右，调整磁滞回线至理想的大小和形状，确定实验所需的两通道电压参数.3．将电压缓慢调至零，实现对样品的退磁，并在示波器上调整坐标原点.4．将磁场由0(电压为0)开始，逐步(电压每10V变化一步)增加至B达到饱和，记下每一步磁滞回线定点的坐标.5．在饱和磁滞回线上记录H c、B s、B r的坐标，测量时应在>0、<0两点进行测量，取平均值.【数据记录】表1 软磁材料基本磁化曲线绘制的测量数据两通道电压参数：X_____________ Y_____________表2 H c 、B s 、B r 的测量数据注意事项：1．测量前检查示波器两通道的垂直微调旋钮是否在校准位置.2．确定软磁材料饱和时对应隔离变压器的电压，饱和时示波器上类磁滞回线的尖端连接处的两条曲线变得重合. 思考题：1．如果测量前没有将材料退磁，会出现什么情况？ 2．用磁路不闭合的样品进行测量会导致什么结果？3．测量时磁场H 是正弦变化的，磁感强度B 是否按正弦规律变化？反之，若磁感强度B 是正弦变化的，磁场H 是否也按正弦规律变化？ 附录：磁滞回线装置参数20001=N 匝 1212=N 匝 Ω=121R 216k R =Ω0.132m L = 320.20810m S -=⨯ (100.05)C μ=±。

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 Hm Hm Bm B −m H − C H − r B − r B逐渐增加m H 值，可以得到一系列的逐渐增大的磁滞回线，如图7－2所示。

把原点与每个磁滞回线的顶端a 1，a 2，a 3，a 4…连接起来即得到基本磁化曲线。

如图7－2中oa 段所示。

当H m 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。

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 = H， 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。

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验报告实验的第一部分，我们得先明确铁磁材料的基本概念。

铁磁材料能在外磁场作用下，形成稳定的磁性。

你知道吗？这就是为什么铁钉能吸引铁屑的原因。

实验中，我们使用的是一种常见的铁磁材料，像铁氧体或硅钢片。

通过施加不同强度的外磁场，材料的磁性会发生变化，最终形成一条独特的曲线。

这个过程就像一场舞蹈，材料在外部刺激下，展现出它的“个性”。

接着，进入到实验的具体步骤。

首先，我们把样品放入测试装置。

然后，逐步增加外部磁场的强度。

随着外场强度的增强，材料的磁性逐渐增强，形成了磁化过程。

到了某个临界点，磁性不再增强，似乎是遇到了瓶颈。

这时，咱们要测量一下，记录下这个“转折点”的磁场强度，心里别提多兴奋了！而在反向施加外磁场时，情况就变得有趣了。

磁性逐渐减弱，然后出现了滞后现象。

这种滞后特性，就是所谓的磁滞回线。

我们会发现，这条回线与之前的磁化曲线形成了一个闭合的环。

这种现象不仅让我们看到了材料的记忆效应，更让我们感受到材料的复杂性和奇妙之处。

然后，再深入一些，咱们得讨论一些专业术语。

磁滞损耗，这个名词听起来有点复杂，其实它指的就是在磁场变化过程中，材料吸收的能量损失。

很直观地说，就是材料在不断变化的磁场中，有些能量会“跑掉”。

这就像我们在熬夜时，虽说努力学习，但总有点效率低下，没能全部吸收知识。

接下来的部分，咱们需要把数据整理出来。

将不同强度下的磁感应强度和外磁场强度绘制成图，最终得出一个清晰的磁滞回线。

你看，这就像画一幅画，每一笔每一划都很重要。

这幅图不仅让人一目了然，更是研究磁性材料的重要依据。

然后，咱们再来聊聊应用。

磁滞回线不仅在科学研究中有用，实际上在很多工业应用中也能见到它的身影。

比如说，变压器和电动机的设计，就需要充分考虑到这种特性。

好的设计能够减少能量损失，提高效率，真是一举两得。

最后，咱们总结一下。

这次实验不仅让我们深入了解了铁磁材料的行为，更重要的是，让我们体会到了实验的乐趣。

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。