静态磁滞回线实验报告

静态磁滞回线实验报告
篇一：用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线_实验报告用示波器观察铁磁材料动态磁滞回线
【摘要】铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性。

软磁材料的矫顽力Hc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Bs、剩磁Br P等参数均可以从磁滞回线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据。

【关键词】磁滞回线示波器电容电阻 Bm Hm Br H 【引言】铁磁物质的磁滞回线能够反映该物质的很多重要性质。

本实验主要运用示波器的X输入端和Y输入端在屏幕上显示的图形以及相关
数据，来分析形象磁滞回线的一些因素,并根据
数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线。

【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HD、Br、BS和（Hm·Bm）等参
数。

3. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。

【实验仪器】
电阻箱(两个),电容(3-5微法)，数字万用表，示波器，交流电源，互感器。

【实验原理】
图1 起始磁化曲线和磁滞回线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HS时，B到达饱和值BS，oabs称为起始磁化曲线。

图1表明，当磁场从HS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－HD时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，HD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HS→O→HD→-HS→O→HD′→HS 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。

图 3 铁磁材料μ与H
并系曲
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，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μ?B，因B与H非线性，故
H
铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化（如图3所示）。

铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。

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，其中软磁材料的磁滞回线狭长、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。

而硬磁材料的磁滞回线较宽。

矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。

观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。

待测样品为EI型矽钢片，N为励磁绕组，n为用来测量磁感应
强度B而设置的绕组。

R1为励磁电流取样电阻，设通过N的交流励磁电流为i，根据安培环路定律，样品的磁化场强
Ni
H?1L为样品的平均磁路
L ∵ i?
U1R1
?H?
N1
?UH（1） LR1
(1)式中的N1、L、R1均为已知常数，所以由UH可确定H。

在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值B是测量绕组n和R2C电路给定的，根据法拉第电磁感应定律，由于样品中的磁通φ的变化，在测量线圈中产生的感生电动势的大小
为
?2?n
??
d?dt
1
?2dt?n?1B???
2dt?SnS(2)
ε2?i2R2?UB
S为样品的截面积。

如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为
式中i2为感生电流，UB为积分电容C两端电压,设在Δt时间内，i2向电容C2的充电电量为Q，则
UB?
QQ
?ε2?i2R2? CC
如果选取足够大的R2和C，使i2R2>>Q/C，则
?2?i2R2
dUBdQ
?C2
dtdt
dUB
?ε2?C2R2 (3)
dt
由（2）、（3）两式可得
∵ i2?
B?
CR2
UB（4） N2S
上式中C、R2、n和S均为已知常数。

所以由UB可确定B0
综上所述，将图5中的UH和UB分别加到示波器的“X 输入”和“Y输入”便可观察样品的B－H曲线；如将UH和UB加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度BS、剩磁Rr、矫顽力HD、磁滞损耗〔WBH〕以及磁导率μ等参数。

【实验内容与步骤】
一根据线圈阻值估计线圈匝数
1 按照图示连接电路;
2 移动滑动变阻器,使电流表和电压表的示数超过2/3表盘,然后记录电压表电流表的示数.
3 分别测左线圈和右线圈的阻值;
4 测量线圈直径,计算线圈的横截面积. 二不同电压下磁滞回线数据的测量
1. 电路连接：按电路图连接线路，并令R1＝
2.5Ω。

UH 和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输入”。

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10V，然后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为O，其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，如图6所示。

3. 观察磁滞回线：开启示波器电源，调至X-Y方式，且X输入端和Y输入端都为“
DC”。

令光点位于坐标网格中心，令U＝6.0V，并分别调节示波器x和y轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若图形顶部出现编织状的小环，如图7所示，这时可降低励磁电压U予以消除）。

4. 观察基本磁化曲线，按步骤2对样品进行退磁，从U ＝0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。

这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便可观察到该曲线的轨迹。

5. 测绘μ－H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明，接通实验仪和测试仪之间的连线。

开启电源，对样品进行退磁后，依次测定U＝0.5，1.0?3.0V时的十组Hm和Bm值，作μ～H 曲线。

7. 令U=11.0V，R1＝2.5Ω测定样品1的BS,Rr,HD,WBH,等参数。

8. 取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制B －H曲线（如何取数？取多少组数据？自行考虑），并估算曲线所围面积。

【数据记录及处理】
一根据线圈阻值估计线圈匝数。

励磁绕组N1(砸)：180 测量绕组N2(砸)：65平均磁路L(mm)：50
2
Hmi=N1hmi/LR1 Bmi=R2C2bmi/N2S
其中:N1=180 , N2=65 , L=50mm
【误差分析及改进】
实验中误差的来源主要是一：线圈本身有内阻，使得数据处理过程中对R1的处理偏小，使最终计算出的Hm偏大；二对线圈匝数和线圈横截面积的估算，由于实验仪器参数的缺失，利用估算出的数据进行数据处理会有一定的偏差。

改进方法：可以利用低电阻测量阻值的方法，利用开尔文电桥法通直流电源然后测量线圈的确切阻值，从而利用线圈估算线圈匝数的时候也可以精确一些。

【实验过程中现象的讨论及应注意的问题】
1随着电源频率的增加，磁滞回线逐渐变化，最终当电源频率超在实验过程中注意到：○
过1kz时，磁滞回线会变成椭圆，这表明铁磁介质的磁化特性随着磁化信号频率的变化而
篇二：XX磁滞回线的测量(实验报告)
实验名称：用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线
姓名学号班级
教室基础教学楼1101
桌
号
实验日期 XX年月日节
一、实验目的：
1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。

2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。

3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc
4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。

二、实验仪器
1. 双踪示波器
2. DH4516C型磁滞回线测量仪
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
来定量显示磁化过程。

如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强
度H的大小根据安培环路定律:
，
即：I1
R1两端电压U1为： U1= I1 R1= H (1)
由（1）式可知，若将电压U1输入示波器 X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。

为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。

根据电磁感应定律：即：ε=-)
B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适当选择R2与电容C，使R2 则电容两端的电压Uc为：
Uc= (2)
由（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正
比于样品中的磁感应强度B。

这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。

2、示波器的定标
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。

即：确定示波器的X轴的每格代表多少H值(A/m)，Y轴每格代表多少B(T)。

在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设 Sx为示波器X 轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y 轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；则：
UX=SxX ； UY=SYY(3)
将（3）代入（1）、（2）得：
H=(4)
B=(5)
四、实验内容
(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期
1、实验前准备
①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz，幅度值适中；
②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节X、Y位移旋钮使光点居中③用标准信号校准示波器X、Y轴灵敏度旋钮，（注意：三个微调旋钮逆时针旋到底）请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
篇三：XX磁滞回线的测量(实验报告)(1)
实验名称：用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线
姓名
桌号学号班级教室基础教学楼1101
实验日期 XX年月日节
一、实验目的：
1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。

2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。

3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc的数值。

4、研究磁滞回线形状与频率的关系；并比较不同材料磁滞回线形状。

二、实验仪器
1. 双踪示波器
2. DH4516C型磁滞回线测量仪
当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。

反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。

不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线成为一闭合曲线，这个闭合曲线称为磁滞回线，如图2所示。

3、基本磁化曲线
对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁
化电流I1、I2、....In，则相应的磁场强度为H1、H2、. (3)
在每一磁化电流下反复交换电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选定的磁场值下，使其方向反复发生几次变化（如H1→- H1→H1→- H1….），这样操作的结果，是在每一个电流下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞回线。

我们把原点O和各个磁滞回线的顶点a1、a2、….所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁化曲线，如图3所示。

图3基本磁化曲线
（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理
1、示波器显示B—H曲线原理线路
由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。

因此，测量装置必须具备三个功能：
①提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场）
②可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度
③可定量显示样品的磁化过程
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
图4
图4是利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量装置原理图：首先将待测的铁磁物质制成一个环形样品，在样品
上绕有原线圈即励磁线圈N1匝，由它提供磁化场；在样品上再绕副线圈即测量线圈N2匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；由示波器来定量显示磁化过程。

如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律:
，
即：I1
R1两端电压U1为： U1= I1 R1= H (1)
由（1）式可知，若将电压U1输入示波器 X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。

为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。

根据电磁感应定律：B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
端电压)，适当选择R2与电容C，使R2 则电容两端的
电压Uc为：
Uc= (2)
由（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。

这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。

2、示波器的定标
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。

即：确定示波器的X轴的每格代表多少H值(A/m)，Y轴每格代表多少B(T)。

在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；则：
UX=SxX ； UY=SYY(3)
将（3）代入（1）、（2）得：
H= (4)
B= (5)
四、实验内容
(一) 熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期
1、实验前准备
①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz，幅度值适中；
②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；调节X、Y位移旋钮使光点居中。