12铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
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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 Hc、 Br 、 Bm和（ Hm· Bm ）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 Hm时， B 抵达饱和值， 0abs 称为开端磁化曲线，图 1 表
明，当磁场从 Hm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 。
B
H 0
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 -HC时，磁感觉强度 B 消逝，说明要除去剩磁，一定施加反向
磁场， HC 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 Hm→ 0→ HC→ -Hm→ 0→ HC→ Hm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。在此
过程中要耗费额外的能量， 并以热的形式从铁磁资猜中开释， 这类消耗称为磁滞消耗。 能够
证明，磁滞消耗与磁滞回线所围面积成正比。
应当说明，当初始态为 H=B=0的铁磁资料，在交变磁场强度由弱到强挨次进行磁化，
挨次进行磁化， 能够获得面积由小到大向外扩充的一簇磁滞回线， 如图 2 所示。这些磁滞回
线极点的连线称为铁磁资料的基本磁化曲线，由此可近似确立其磁导率μ =B/H，因 B 与 H
的关系成非线性，故铁磁资料μ的不是常数，而是随 H 而变化（如图 3 所示）。铁磁资料相
对磁导率可高达数千以致数万，这一特色是它用途宽泛主要原由之一。
B B
软磁
B (H)
硬磁
=BH 0 H
0 H
图 3 铁磁资料与 H的关系 图 4 不一样资料的磁滞回线
能够说磁化曲线和磁滞回线是铁磁资料分类和采用的主要依照，图 4 为常有的两种典
型的磁滞回线。 此中软磁资料磁滞回线狭长、 矫顽力、剩磁和磁滞消耗均较小，是制造变压
器、电机、和沟通磁铁的主要资料。而硬磁资料磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来
制造永磁体。
2 用示波器察看和丈量磁滞回线的实验原理和线路
察看和丈量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。
待测样品 EI 型矽钢片， N1 为励磁绕组， N2 为用来丈量磁感觉强度 B 而设置的绕组。 R1
为励磁电流取样电阻，设经过 N1 的沟通励磁电流为 i ，依据安培环路定律， 样品的磁化场强
L 为样品的均匀磁路长度，此中 N 1 i U H H N 1 U H ，因此有 H i LR1
L R1
式中 N1、 L、 R1 的均为已知常数，因此由 UH可确立 H。
在交变磁场下，样品的磁感觉强度刹时价 B 是丈量绕组和 R2C2 电路给定的，依据法拉
第电磁感定律，因为样品中的磁通Φ的变化，在丈量线圈中产生的感生电动势的大小为
d 1
2dt B 1
2N 2
N 2 2 dt
dt s N 2S
S 为样品的截面积。
样品
10K F
U B N2 μF
0
U H
X
断
图五 实验原理线路
假如忽视自感电动势和电路消耗，则回路方程为ε 2=i 2R2+UB
式中 i
2为感生电流， U 为积分电容 C 两头电压设在 t 时间内， i
2 向电容的 C 充电电量
B 2 2
为 Q，则 U B Q
C2
Q
i 2R 2
2 C2
R＞＞ Q/C ，则ε =i R 假如选用足够大的 R 和 C 使 i
2
2 2 2 2 2 2 2
i 2 dQ dU B
dt C 2
dt
2 C2R 2 dU B
dt
由（ 2）、（ 3）两式可得 B C2R2 U B
N2S 上式中 C、 R、 N 和均 S 为已知常数。因此由 U 可确立 B。
22 2 B
综上所述，只需将图 5 中的 UH和 UB 分别加到示波器的“ X 输入”和“ Y 输入”即可观
察样品的 B-H 曲线，并可用示波器测出 U 和 U 值，从而依据公式计算出 B和 H；用该方法，
H B
还可求得饱和磁感觉强度 BS、剩磁 Br 、矫顽力 HC、磁滞消耗 WBH 以及磁导率μ等参数。
四、实验内容：
1 电路连结：选样品 1 按实验仪上所给的电路图连结线路，并令 R1=Ω， “ U 选择”置于 0
位。 UH 和 UB分别接示波器的“ 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，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“ U 选择”旋钮，令 U
从 0 增至 3V。而后逆时针方向转动旋钮， 将 U 从最大值降为 0。其目的是除去剩磁。 保证样
品处于磁中性状态，即 B=H=0，如图 6 所示
3 察看磁滞回线：开启迪波器电源， 令光点位于坐标网格中心，令 U=，并分别调理示波器 X
和 Y 轴的敏捷度，使显示屏上出现图形大小适合的磁滞回线。 若图形顶部出现编织状的小环，
如图 7 所示，这时应当检查示波器的通道输入方式，此中 X 通道应当打到沟通输入， Y通道
应当打到直流输入，同时适合降低励磁电压 U 予以除去）。
B B
H H
图 6 退磁表示图 图 7 调理不妥惹起的畸变现象
4 察看基本磁化曲线：按步骤 2 对样品进行退磁， 从 U=0 开始，逐档提升励磁电压，将在显
示屏上获得面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。 记录下这些磁滞回线极点的连线就是
样品的基本磁化曲线。此外，假如借滋长余辉示波器，即可察看到该曲线的轨迹。
5 1 BH 21
调理 U=，R =Ω，测定样品 1 的一组 U 、U 值，并依据已知条件： L= 75mm，S=120mm，N =150
匝， N2=150 匝， C2=20μF， R2=10KΩ，计算出相应的 B和 H的值。
6 依据获得的 B 和 H 的值作 B～H 曲线，依据曲线求得 B ， B 、和 H 等参数。并估量曲线的
mr c
面积来求得 WBH。
7 测绘μ～ H 曲线：挨次测定 U=， 时的十组 UB、UH 值，计算出相应的 Hm、 Bm和μ值，作
μ～ H曲线。
8 改变 R1 观察不一样的磁化曲线。
9 察看、丈量并比较样品 1 和样品 2 的磁化性能。
五、数据办理：
1 察看磁滞回线： ( 样品 1 R1 2.5 )
2 取 R1 为不一样的值察看基本磁化曲线：
（1） R1 2.5 ：
（2） R1 0.5 ：
