磁滞回线与基本磁化曲线

铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验报告一、实验目的1、认识铁磁物质的磁化规律，加深对铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线概念的理解。

2、学会使用示波器观察并测绘铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线。

3、测定样品的一些基本磁化参数，如饱和磁感应强度 Bs、剩磁感应强度 Br、矫顽力 Hc 等。

二、实验原理1、铁磁材料的磁化特性铁磁物质具有很强的磁化能力，其磁导率远大于非铁磁物质。

铁磁材料的磁化过程是不可逆的，存在磁滞现象。

2、磁滞回线当磁场强度 H 从零开始逐渐增加时，磁感应强度 B 随之增加。

当H 增大到一定值时，B 不再增加，达到饱和值 Bs。

随后逐渐减小 H，B 并不沿原曲线减小，而是滞后于 H 的变化。

当 H 减小到零时，B 不为零，而是保留一定的值 Br，称为剩磁感应强度。

要使 B 减为零，必须加反向磁场，当反向磁场达到一定值 Hc 时，B 才为零，Hc 称为矫顽力。

继续增大反向磁场，B 达到反向饱和值Bs，再逐渐增大正向磁场，B 又沿原来的曲线变化，形成一个闭合的曲线，称为磁滞回线。

3、基本磁化曲线将一系列不同幅值的正弦交变磁场依次作用于铁磁材料样品，可得到一系列大小不同的磁滞回线。

连接各磁滞回线顶点的曲线称为基本磁化曲线。

三、实验仪器示波器、实验变压器、电阻箱、标准互感器、待测铁磁材料环形样品等。

四、实验步骤1、按实验电路图连接好线路，检查无误后接通电源。

2、调节示波器，使其能清晰显示磁滞回线。

3、逐渐增大交流电压，使磁场强度 H 逐渐增加，观察示波器上磁滞回线的变化，直至达到饱和。

4、逐点记录磁滞回线顶点的坐标（H，B）。

5、减小交流电压，重复上述步骤，测量多组数据。

6、根据测量数据绘制磁滞回线和基本磁化曲线。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表｜交流电压（V）｜磁场强度 H（A/m）｜磁感应强度 B（T）｜｜｜｜｜｜｜｜｜2、根据实验数据，在坐标纸上绘制磁滞回线。

3、连接磁滞回线的顶点，得到基本磁化曲线。

-1- 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μH曲线。

5测定样品的HC、Br、Hm和Bm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μB/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BHO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HS时B达到饱和值BS这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。

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<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，就得到基本磁化曲线，如图2所示.H图2 磁滞回线和基本磁化曲线图1 起始磁化曲线和磁滞回线i 1 i 2U xU y N 2 N 1 R 2 隔离变压器示波器R 1220V【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】(1) GY-4隔离变压器； (2) CZ-2磁滞回线装置；(3) 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1111x N i N H u l R l== （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 x 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212R fCπ，忽略次级线圈的内阻后，可得：22y R CB u N S=（2） u y 是电容器两端的电压.由此可见u x 正比于H ，u y 正比于B ，将两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，就可以在示波器上得到间接的磁滞回线.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)F C μ=±。

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）。

B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：磁滞回线：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：图三：实验测量所得磁滞回线从图中大致得到：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：图四：实验所得基本磁化曲线实验小结：1、本实验原理相对比较简单，操作上也没有什么难点，但是应该注意每次进行完一次测量，应当进行退磁处理，否则测量结果将不准确；2、实验中发现若使用电压越高，那么进行一次退磁后的剩磁会越多，这和电压高所带来的更大的磁滞现象有关；3、实验最终所得结果比较理想，磁滞曲线和基本磁化曲线与标准图样相比基本相同。

实验报告：铁磁资料的磁滞回线和基本磁化曲线一、实验题目：铁磁资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向磁化特征。

2 测定样品的基本磁化曲线，作μ-H 曲线。

3计算样品的 H c、 B r、 B m和（ H m· B m）等参数。

4测绘样品的磁滞回线，估量其磁滞消耗。

三、实验原理：1铁磁资料的磁滞现象铁磁物质是一种性能特异，用途宽泛的资料。

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。

其特色是在外磁场作用下能被激烈磁化，故磁导率μ很高。

另一特色是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保存磁化状态，图1为铁磁物质磁感觉强度 B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。

图中的原点0 表示磁化以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，磁感觉强度 B 随之迟缓上涨，如线段0a 所示，继之 B 随 H快速增加，如ab 所示，其后 B 的增加又趋迟缓，并当H 增至 H m时， B 抵达饱和值，0abs 称为开端磁化曲线，图 1 表明，当磁场从H m渐渐减小至零，磁感觉强度 B 其实不沿开端磁化曲线恢复到“0”点，而是沿另一条新曲线SR降落，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，磁滞的显然特色是当H=0时， B 不为零，而保存剩磁Br 。

BH图 1 铁磁资料的开端磁化曲线和磁滞回线图2同一铁磁资料的一簇磁滞回线当磁场反向从0 渐渐变至 -H C时，磁感觉强度 B 消逝，说明要除去剩磁，一定施加反向磁场， H C称为矫顽力，它的大小反应铁磁资料保持剩磁状态能力，线段RD称为退磁曲线。

图 1 还表示，当磁场按 H m→ 0→ H C→ -H m→ 0→ H C→ H m序次变化，相应的磁感觉强度 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，因此，当铁磁资料处于交变磁场中时（如变压器中的死心），将沿磁滞回线频频被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。

磁化曲线和磁滞回线
1 磁化曲线
磁化曲线是指磁体在沿着磁感应点B与曲径s的轴线受外加电流的作用下受到的磁化磁感应点B随曲径s变化而发生变化的曲线，也叫磁感应磁铁的认知曲线。

磁化曲线的概念是由物理学家古典物理学家定义的，一般引用唐之物理学指出，当磁性体沿着磁感线而移动，以及其磁化点B与曲径s之间存在着某种联系时，磁感化曲线就会形成。

2 磁滞回线
磁滞回线，也称为磁回线，是指当磁性体处于静止的状态并受到外部的磁通量的影响时，磁场就会随着时间的变化而发生变化，而磁性体的磁矩也会改变，从而产生滞回效应的形式。

根据古典物理学的定义，当磁性体受到一定的磁通量时，在它的受磁点B与曲径s之间产生滞回效应，从而形成一条磁滞回线。

换句话说，由于外部磁通量对受磁体的影响，在一定的时间内受磁体磁感应B增长有一定规律，形成一条磁滞回线，以此来定量描述磁性体在外磁场作用下的磁性结构以及磁化特性。

磁化曲线和磁回线这两者在实际应用中有难以分割的内在联系，并同时受到温度及其他影响因素的影响，因此，对它们的理解对于了解静磁结构和磁性有着重要的意义。

实验二十五 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线一、实验目的1. 认识铁磁物质的磁化规律和动态磁化特性。

2. 测定样品的基本磁化曲线，作μ－H 曲线。

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，铁磁物质仍保留磁化状态。

图25-1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25-1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，而是沿另一条曲线SR 下降。

比较线段OS 和SR 可知，H 减小时B 也相应减小，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25-1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。

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。

物理实验报告铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线一、实验原理铁磁材料在磁场的作用下会发生磁化现象，而磁化程度随着磁场强度的变化而发生变化。

在一定的磁场范围内，铁磁材料的磁化程度与磁场的强度之间存在着一种函数关系，成为基本磁化曲线。

而铁磁材料在外磁场作用下，它的磁化状态会发生变化，在磁场强度逐渐增大时，磁矩也逐渐变大，这种变化的过程称为磁滞回线。

本实验旨在通过使用霍尔效应仪器和实验方法，实现对铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测定，探讨磁滞回线和基本磁化曲线之间的关系，并对实验结果进行分析和讨论。

二、实验装置实验仪器主要包括霍尔效应电路、锁相放大器、磁力计、线圈等实验器材。

三、实验步骤1、首先将磁力计放置在霍尔效应电路的输出端，然后将电路连接好。

2、在运行实验之前，需要先将霍尔效应电路进行调零操作，以保证实验的精度。

3、在调零之后，需要将待测物品即铁磁材料放置在磁力计的测量端。

4、接下来，可以利用锁相放大器对磁力计的输出信号进行检测，并进行相应的数据采集和处理。

5、在不同磁场强度下，可以对待测物品的磁化状态进行测量和记录，并记录相应的数据。

6、最终，可以将所得数据绘制成磁滞回线和基本磁化曲线图形，并对实验结果进行分析和讨论。

四、实验结果通过对铁磁材料的实验测量和数据处理，可以得到所得到的磁滞回线和基本磁化曲线图形如下：[图1] 铁磁材料的磁滞回线根据实验结果可知，铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线之间存在着一定的关系，当外磁场逐渐增大时，铁磁材料的磁矩也逐渐增大，并随着磁场的逐渐增大而逐渐达到饱和状态。

当外磁场逐渐减小时，铁磁材料的磁矩也逐渐减小，并在磁场降低到一定程度时达到磁剩余状态。

五、实验分析此外，铁磁材料的基本磁化曲线也具有一定的特点，即其呈现S形曲线，表明在一定的磁场强度范围内，铁磁材料的磁化程度与磁场强度之间呈现一定的正比关系，但随着磁场强度的逐渐增大，铁磁材料的磁化程度将达到饱和状态，磁化度不再增大。