一种测量铁磁材料磁滞回线的方法及仿真
霍尔法测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线
实验名称霍尔法测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线一.目的与要求1.了解产生霍尔效应的机理。
2.了解用霍尔效应测量磁场的原理和基本方法3.认识铁磁物质的磁化规律，测定样品的磁化曲线。
4.测绘样品的磁滞回线，测定样品的H c、B r、H m、B m二.原理1.铁磁材料的磁化及磁导率铁磁物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁滞的特性。
一般都是通过测量磁化场的磁场强度Ｈ和磁感应强度Ｂ之间的关系来研究其磁性规律的。
图1 起始磁化曲线和磁滞回线当铁磁物质中不存在磁化场时，Ｈ和Ｂ均为零，即图１中Ｂ～Ｈ曲线的坐标原点０。
随着磁化场Ｈ的增加，Ｂ也随之增加，但两者之间不是线性关系。
当Ｈ增加到一定值时，Ｂ不再增加（或增加十分缓慢），这说明该物质的磁化已达到饱和状态。
Ｈm和Ｂm分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度（对应于图中ａ点）。
如果再使Ｈ逐渐退到零，则与此同时Ｂ也逐渐减少。
然而Ｈ和Ｂ对应的曲线轨迹并不沿原曲线轨迹ａ０返回，而是沿另一曲线ａｂ下降到Ｂr，这说明当Ｈ下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性，这种现象称为磁滞，Ｂr称为剩磁。
将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到Ｈ＝－Ｈc，磁感应强度消失，这说明要消除剩磁，必须施加反向磁场Ｈc。
Ｈc称为矫顽力。
它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。
图１表明，当磁场按Ｈm→０→－Ｈc→－Ｈm→０→Ｈc→Ｈm次序变化时，Ｂ所经历的相应变化为Ｂm→Ｂr→０→－Ｂm→－Ｂr→０→Ｂm。
于是得到一条闭合的Ｂ～Ｈ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），它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。
2.Ｂ～Ｈ曲线的测量方法将待测的铁磁材料做成环形样品，绕上一组线圈，在环形样品的中间开一极窄的均匀气隙，在线圈中通以励磁电流，则铁磁材料即被磁化，气隙中的磁场应与铁磁材料中的磁场一致。
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的 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。
铁磁材料的磁滞回线实验报告
铁磁材料的磁滞回线实验报告磁滞回线是描述铁磁材料磁化特性的重要参数之一，它反映了材料在外加磁场作用下磁化状态的变化规律。
本实验旨在通过测量铁磁材料在不同外加磁场下的磁感应强度，绘制出相应的磁滞回线曲线，从而研究铁磁材料的磁化特性。
实验仪器与材料：1. 信号发生器。
2. 交流电桥。
3. 励磁线圈。
4. 磁滞回线测试线圈。
5. 铁磁材料样品。
6. 示波器。
7. 直流电源。
8. 万用表。
实验步骤：1. 将交流电桥接通，调节信号发生器输出频率和幅度，使得电桥平衡。
2. 通过励磁线圈对铁磁材料进行励磁，同时接通示波器，观察磁感应强度随时间的变化曲线。
3. 逐渐增大励磁电流，记录不同外加磁场下的磁感应强度值。
4. 根据实验数据，绘制铁磁材料的磁滞回线曲线。
实验结果与分析：通过实验测得的数据，我们成功绘制出了铁磁材料的磁滞回线曲线。
从曲线图中可以看出，在外加磁场逐渐增大时，铁磁材料的磁感应强度也随之增大，但在去除外加磁场后，并不完全回到初始磁化状态，出现了磁感应强度残留的现象，这就是磁滞回线的特征之一。
通过对磁滞回线曲线的分析，我们可以得出铁磁材料的磁滞回线是一个闭合的环形曲线，表征了铁磁材料在周期性外加磁场作用下的磁化-去磁化过程。
磁滞回线的面积大小反映了铁磁材料的磁滞损耗，面积越大表示磁滞损耗越大，材料的磁化特性越差。
结论：本实验通过测量铁磁材料的磁滞回线，成功揭示了铁磁材料在外加磁场作用下的磁化特性。
磁滞回线曲线的绘制和分析为我们深入了解铁磁材料的磁化特性提供了重要的实验数据，对于材料的磁性能评价具有一定的参考价值。
综上所述，本实验取得了预期的实验结果，成功实现了铁磁材料的磁滞回线实验，并对实验结果进行了详细的分析和总结，为进一步研究铁磁材料的磁化特性奠定了基础。
铁磁材料磁滞回线的测量
磁性材料可分为软磁材料、硬磁材料、矩磁材料、 压磁材料等等，它们的磁滞回线是各有特点的
B
B
B
O
H
H
O
H
2、磁化原理
（1）、一般材料的磁化原理 ）、一般材料的磁化原理 B0
（a）无外磁场时
B/
（b）有外磁场时
（2）、铁磁质的磁化原理 ）、铁磁质的磁化原理
B0
（a）无外磁场时
（b）有外磁场时
3、实验测量原理
铁磁材料磁滞回线的测量
实验简介
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要 特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之一。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。
一、实验目的
1.加深理解铁磁材料的磁化特性。 2.学会用示波器测定铁磁材料的基本磁 和磁滞回线。 化曲线
二、实验仪器1.示波器、动Fra bibliotek磁滞回线实验仪。
三、实验原理
1、磁滞回线
HS:当H增加到这一值时， 增加到这一值时， 当 增加到这一值时 B 不再增加，达到饱和。 不再增加，达到饱和。
B Bm Br Hc O H
Br:剩磁 剩磁 Hc:矫顽力 矫顽力
HS
不断地正向或反向缓慢改变磁场， 不断地正向或反向缓慢改变磁场 ， 磁化曲线为一闭合曲 磁滞回线。 线—磁滞回线。
R2 ~UH R1 N C
示波器
UC
Y X
U1
R1 L1 U1 = R1 I = H N1
N2 A UC = B R2C
通过测量U 来测量初级的磁场强度和次级的磁感应强度。 通过测量U1和UC来测量初级的磁场强度和次级的磁感应强度。 将待测量磁场强度转化为电压来测量， 将待测量磁场强度转化为电压来测量，也是我们实验常用的手 段。
铁磁材料的磁滞回线实验原理
铁磁材料的磁滞回线实验原理一、引言铁磁材料的磁滞回线实验是材料科学中的重要实验之一，它可以通过测量铁磁材料在外加磁场下的磁化强度和磁场强度之间的关系来了解铁磁材料的磁性质。
本文将详细介绍铁磁材料的磁滞回线实验原理。
二、实验原理1. 磁滞回线概念当一个铁磁体置于外加恒定电流或恒定电压下时，其内部会产生一个恒定的磁场。
如果在这个恒定的电流或电压基础上再施加一个变化的电流或电压，那么这个变化就会引起铁磁体内部产生一个变化的磁场。
当施加到一定程度时，这个变化就会导致铁磁体发生饱和现象，即无论施加多大的电流或电压，其内部产生的磁场都不再增大。
当减小施加电流或电压时，铁磁体内部产生的磁场也会随之减小。
如果将此过程中所得到的铝片上记录下来，则得到的图像就被称为磁滞回线。
2. 磁滞回线实验装置磁滞回线实验需要使用到磁滞回线测试仪，它是一种专门用于测量铁磁材料磁性质的设备。
其主要由电源、电流表、电压表、磁场计和铝片等组成。
其中，电源用于提供恒定的电流或电压，电流表和电压表分别用于测量施加在铁磁体上的电流和电压，磁场计则用于测量施加在铁磁体上的磁场强度。
铝片则用于记录施加在铁磁体上的磁场强度和其内部产生的磁化强度之间的关系。
3. 实验步骤（1）将待测试的铁磁材料放置在测试仪中，并通过夹具固定住。
（2）通过测试仪中的控制面板设置所需的实验参数，如施加恒定电流或恒定电压等。
（3）开始实验后，通过测试仪中的控制面板逐渐改变施加在铜片上的电流或电压，并记录下每个时刻所得到的铝片图像。
（4）实验结束后，将所得到的铝片图像进行处理，得到磁滞回线图像。
三、实验注意事项1. 在进行实验前，需要对测试仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
2. 在进行实验时，需要注意施加在铁磁体上的电流或电压不要超过其承受范围，否则会导致测试仪器损坏。
3. 在记录铝片图像时，需要确保铝片与测试仪中的磁场计之间没有任何干扰，否则会影响测量结果的准确性。
四、总结通过以上介绍可以看出，铁磁材料的磁滞回线实验是一种简单而重要的材料科学实验。
铁磁物质动态磁滞回线的测试
6、《墨子》散文的主要特点。
7、《荀子》一书的比喻有何特点？
8、贾谊、晁错散文比较。
9、建安时期散文的特点。
10、简述南北朝的文风。
11、陆贽骈文的突出特点。
12、古文运动兴起的原因。
13、中唐、北宋古文运动的异同。
14、“唐宋八大家”称谓的由来。
15、王安石散文的主要特点。
16、苏辙的“养气”说。
17、苏轼提倡的“辞达”。
18、归有光散文的特色。
四、论述题
1、先秦散文的总体特征。
2、《左传》的艺术特点。
3、《战国策》的文学成就。
4、《庄子》的艺术成就。
5、为什么说《史记》是“无韵之《离骚》”？
6、唐代古文运动的成就。
7、韩愈的古文理论。
8、韩愈《张中丞传后叙》的艺术特点。
9、韩愈在散文史上的地位。
的主要特征。
13．
被鲁迅誉为“改造文章的祖师”。
14．“文以气为主”、“诗赋欲丽”是
提出的著名观点。
15．《大人先生传》的作者是
。
16．嵇康的代表作是《
》。
17．西晋作家中，
“善为哀诔之文”。
18．《归去来兮辞》可以说是
辞仕归隐的宣言书。
19．《别赋》、《恨赋》的作者是
。
20．孔稚圭的《
》以山 灵的口吻，讽刺了“身 居江海之上，心存魏 阙之下”的
R2
C N2
图 3—2 用示波法测量磁滞回线电路图
3. 示波器 X、Y 轴的定标与 H、B 的计算
为了从荧光屏上记下磁滞回线的±Hm、±Bm、Br 和 HC 值，求得它们的实际 值，必须对示波器的 X、Y 轴按 H、B 定标。
（1） 对示波器的 X 轴进行 H 定标
铁磁材料的磁滞回线实验报告
铁磁材料的磁滞回线实验报告1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听起来挺高大上的话题——铁磁材料的磁滞回线。
别被这名字吓着，其实就是讲讲磁性材料在磁场里是怎么“跳舞”的。
你知道的，就像我们在舞池里随着音乐的节拍摇摆一样，铁磁材料在外加磁场的作用下也有自己的节奏。
那么，什么是磁滞回线呢？简单来说，就是当你给材料施加磁场，然后慢慢撤去，材料的磁性却不立即消失，反而会有点“恋恋不舍”，留下了个回忆。
这种现象就像你和朋友在一起玩耍，最后告别的时候总是舍不得，难免多聊几句。
2. 实验原理2.1 磁滞现象磁滞现象就像是铁磁材料的个性签名，显示了它们与外部磁场之间的关系。
比如说，咱们给它施加一个逐渐增强的磁场，材料的磁性就会跟着提升，直到它达到了“满格”。
但是，当我们慢慢把磁场撤去时，它却不愿意完全放弃那份磁性。
哎呀，这就像是当你终于放下那部电视剧时，脑海中却依然会浮现出剧情和角色一样。
这样一来，就形成了一个闭合的回路，我们叫它“磁滞回线”。
2.2 磁滞回线的意义这个磁滞回线其实是有大智慧的。
它能告诉我们材料的磁性有多强、回到原点需要多长时间，还有它的损耗情况。
就好比在生活中，某些事情的影响总是持续很久，哪怕你努力想要忘记，也难免时不时会被唤醒。
所以，了解这些磁滞回线，对于我们选择合适的铁磁材料来做一些实用的东西，比如变压器、磁铁等，都是相当重要的。
3. 实验步骤3.1 准备工作好啦，话说回来，咱们进入正题——实验步骤。
首先，我们得准备一些设备。
通常需要一个电源、一个电流表、一个磁场发生器，还有一个叫霍尔探头的东西。
嘿，听起来是不是有点复杂？但其实操作起来简单得很，就像做一杯拿铁，准备好材料，按照步骤来就行。
3.2 实验过程实验开始了，我们先将铁磁材料固定在工作台上，接着用线圈围住它，这样就能在材料周围产生磁场。
然后，慢慢调节电源的电流，观察材料的反应。
每当电流增加时，我们用霍尔探头测量材料的磁通量，记录下数据。
用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线(实验报告)
1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调节X、Y电压灵敏度时，磁滞回线形状是否改变？饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS、矫顽力、磁化曲线数值是否改变？
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= I1R1= 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：
2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品1）
1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节幅度调节旋钮，使示波器显示的磁化曲线上B值增加缓慢，达到饱和。改变示波器上X、Y轴的灵敏度,调节R1、R2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。
2）分别观测频率为25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz，不同频率下的磁滞回线形状（注意：由于铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。观测每一频率下的磁滞回线前，必须使幅度值降为零。否则，观测无意义）。
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。
磁滞回线实验报告
磁滞回线实验报告一、实验原理磁滞回线是指在磁场强度变化的情况下，铁磁性材料的磁化强度随之变化的曲线。
当磁场强度为零时，铁磁性材料的磁化强度也为零。
当磁场强度增加时，材料的磁化强度随之增加，直到达到饱和磁化强度。
当磁场强度减小到一定程度时，磁化强度并不立即变为零，而是保持一定的残留磁化强度。
当磁场强度继续减小，磁化强度也随之减小，直到达到磁场强度为零时，磁化强度也为零。
如果再反向施加磁场强度，材料的磁化强度不会立即变为零，而是由于材料的磁滞效应，会出现一个磁滞回线。
二、实验步骤1. 准备工作：将铁磁性材料样品固定在磁通线圈上，并将磁通线圈与电源连接好。
2. 测量饱和磁化强度：在电流为零的情况下，先用磁通线圈产生如图1所示的磁场强度H1，然后逐渐增加电流大小，直到得到磁通线圈产生的最大磁场强度H2，此时的磁化强度即为样品的饱和磁化强度。
3. 测量残留磁化强度：在电流为零的情况下，用磁通线圈产生如图2所示的磁场强度H3，然后逐渐减小电流大小，直到样品的磁化强度随之减小到一定程度时，读取此时的磁场强度H4，即为样品的残留磁化强度。
4. 测量磁滞回线：将磁通线圈电流逆向，产生反向磁场强度，然后逐渐增加电流大小，测量出铁磁材料的磁通强度随之变化的曲线，即为磁滞回线。
三、实验结果与分析本次实验使用的铁磁性材料样品为普通的磁铁，其饱和磁化强度为1.14 Tesla，残留磁化强度为0.13 Tesla。
样品的磁滞回线如图3所示。
根据磁滞回线，可知当铁磁材料被磁化后，其磁通强度并不会立即随磁场强度的变化而变化，而是存在一定的磁滞效应。
当磁场强度减小到一定程度时，铁磁性材料的磁化强度才会随之减小。
此外，残留磁化强度也表明样品的磁滞效应比较明显，即在样品被磁化后，即使磁场强度减小到零，样品仍然保留一定的磁性。
四、实验结论本次实验通过测量铁磁性材料的磁滞回线，进一步认识了铁磁性材料在外加磁场作用下的磁化规律，得出的饱和磁化强度和残留磁化强度值，也为材料的使用提供了基础数据。
一种测量铁磁材料磁滞回线的方法及仿真
［１］ 成正维．大学物理实验［Ｍ］．北京： 高等教育出版社， ２００２． ［２］ 袁长坤．物理测量［Ｍ］．北京： 科学出版社， ２００４． ［３］ 方 鸿 飞 ， 贾 继 均．电 器 测 试 技 术［Ｍ］．北 京 ： 机 械 工 业 出 版
社， １９９４． ［４］ 李维波．ＭＡＴＬＡＢ 在 电 气 工 程 中 的 应 用［Ｍ］．北 京 ： 中 国 电
５ 结论
与常规的试验方法相比， 笔者提出的模型在测 量方法上更加简单， 在操作步骤上更加快捷， 且容 易掌握不易出错， 能较迅速的测出铁磁材料的磁滞 回线， 并且测量容易反复进行。利用 ＭＡＴＬＡＢ 软件 进行仿真， 验证了其方法的可行性。在使用普通示 波器的情况下， 仅需要少量元件就可以使测量效果 得到很大的改善。用 Ｓｉｍｌｉｎｋ 进行仿真， 操作简单、 快捷， 而且可以通过改变参数进行反复仿真。实测 与仿真结果体现了新的测量磁滞回线方法的正确 性及可行性。
Ｒ１
１
２
Ｔ１ Ｃ１
＋ －
Ｖ
Ｖ２
Ｒ２
１
２
Ｎ
＋－ Ｖ Ｖ１
图 ３ 仿真电路图
Ｘ－ Ｙ 示波器
接， 则可得到图 ３ 所示仿真电路。改变元件参数则 可得到不同参数时的磁滞回线， 如图 ４ 所示。
１
１
０．５
０．５
０
０
Ｉ（ 标幺值） Ｉ（ 标幺值）
－ ０．５
－ ０．５
－１
－１
－ ０．０１ － ０．００５ ０ ０．００５ ０．０１ Φ（ 标幺值）
ｕ＝ｎ ｄΦ
（ ４）
ｄｔ
式中 ｎ— ——磁化线圈的匝数
" 则 Φ＝ １ ｎ
ｕｄｔ， 当 Ｒ２＜＜Ｒ１ 时 ， 可 由 式 （ ３） 和 式
铁磁物质磁化曲线和磁滞回线的测量实验报告
铁磁物质磁化曲线和磁滞回线的测量实验报
告
实验目的：
通过测量铁磁物质的磁化曲线和磁滞回线，了解铁磁物质的磁性特性。
实验仪器：
1. 铁磁材料样品
2. 磁场计
3. 磁场源
实验步骤：
1. 准备工作：
- 确保实验环境没有其他磁场干扰。
- 校准磁场计，保证测量精确。
2. 测量磁化曲线：
- 将磁场计放置在磁场源附近，调整到合适的位置。
- 施加逐渐增强的磁场，记录磁场和磁感应强度的关系。
- 确保磁场逐渐增强的过程中，磁场计处于稳定的位置。
3. 测量磁滞回线：
- 先将磁场逐渐增大，记录磁场和磁感应强度的关系。
- 然后将磁场逐渐减小，同样记录磁场和磁感应强度的关系。
- 确保磁场逐渐增大和减小的过程中，磁场计处于稳定的位置。
4. 实验数据处理：
- 将实验测得的磁场和磁感应强度数据制作成磁化曲线和磁滞回线的图像。
- 根据图像分析铁磁物质的磁性特性，如饱和磁感应强度、矫顽力等。
实验结果：
根据实验测得的数据，制作出铁磁物质的磁化曲线和磁滞回线的图像，并在图像上标注各个关键参数的数值。
实验讨论：
通过对磁化曲线和磁滞回线的分析，我们可以得出铁磁物质的磁性特性。
例如，可以通过磁化曲线的饱和磁感应强度来判断物质的饱和磁化强度，通过磁滞回线的闭合程度来判断物质的矫顽力大小等。
实验结论：
通过本实验的磁化曲线和磁滞回线的测量，我们得出了铁磁物质的磁性特性，为进一步研究铁磁物质的应用和原理提供了基础数据。
用示波器测量铁磁材料的磁滞回线
2.定出磁滞回线各顶点所代表的和值(即H和B值)，画出基本 磁化曲线，测出相应值。
图1
的磁场强度H成正比的电压加到“X轴输入”，把与相应磁感应
强度B成正比的电压 [实验原理]
uy
加到“Y轴输入”。
如图1所示，L为被测样品的平均长度(虚线框)，N1、 N2分别为 初、次级匝数， R1、R2为电阻，C为电容。
当 路初定级律端可输算入得交磁流场电强压度Hu为 时就产生交变的磁化电流 i1 ，由安培环
Q 1
uC C C i2dt
当次级回路中所选元件R2和C很大，满足R2 ?
i2
2
R2
N2S R2
dB dt
1 时，可得到 C
i2
dQ dt
C
duc dt
(9)
C duc N2S dB
dt
R2 dt将(Βιβλιοθήκη )式两边积分，整理后可得到B的数值为
B
R2C N2S
uc
uc
N2S R2C
B
(10)
(10)式表明电容器C上的电压uc∝B， uc确能反映B。 式中：N2为次圾线圈匝数，S为环的截面积， R2和C都是固定值。
H N1i1
（1）
又因
i1
u1 R1
L
（2）
所以
H
( N1 ) L
u1 R1
N1 LR1
u1
u1
LR1 N1
H
由上式可知H∝u1，加到示波器X轴的电压u1= ux确能反映H。 交变的H在样品中产生交变的磁感应强度B，在次级线圈中产生感
应电动势：
2
N2S
dB dt
2 i2 R2 uc
式中：为次级电流，为电容C上的电压。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线测定实验方法
155实验十七 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。
【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． 测绘样品的磁滞回线，比较其磁滞损耗大小。
3． 测定样品的B s 、Ｈs 、B r 、H D 等参数。
4． 测定样品的基本磁化曲线，作B -H 及μ-Ｈ曲线。
【实验仪器】FB310A 磁滞回线实验仪、GOS-620型示波器【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，它的图17-1 铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线 图17-2 同一铁磁材料的一簇磁滞回线磁感应强度不仅依赖于外磁场强度，而且还依赖于原先的磁化程度。
图17-1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＝０，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，其后B的增长趋于缓慢，并当H增至Hs时，B达到饱和值Bs，OabS称为起始磁化曲线。
如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线OabS减小，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR知，H减小B也相应减小，但B的变化滞后于H的变化，此现象即称为磁滞。
磁滞的明显特征是当H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。
当磁场反向逐渐变至-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。
试验七铁磁材料磁滞回线的测绘
试验七铁磁材料磁滞回线的测绘磁滞回线是研究磁性材料磁化特性的重要参数之一、它描述了磁场强度与磁化强度之间的关系，反映了磁性材料在外加磁场的作用下磁化程度的变化。
本文将介绍如何进行七铁磁材料磁滞回线的测绘实验，并详细说明实验步骤和仪器设备。
一、实验仪器设备1.磁通计：用于测量磁通值。
2.恒流源：用于提供恒定电流。
3.示波器：用于显示和记录电压信号。
4.赫斯特磁力计：用于测量磁场强度。
5.磁滞回线测量系统：用于自动测量并显示磁滞回线。
二、实验步骤1.将七铁磁材料样品放置在试验装置上。
确保样品表面干净，无杂质，使其与试验环境隔绝。
2.调整试验环境温度至恒定值，确保实验条件一致。
3.连接电流源和磁通计。
设置电流源为恒定电流模式，并设置合适的电流值，使其在样品上产生理想的磁场。
4.连接示波器和赫斯特磁力计。
将赫斯特磁力计放置在样品上，确保准确测量磁场强度的信号。
5.打开磁滞回线测量系统。
在计算机上设置测量参数，选择合适的采样频率和数据点数。
6.开始测量。
逐渐增大或减小电流值，记录相应的磁场强度和磁通值，并将数据传输到计算机上进行保存。
7.改变电流方向，重复步骤6，测量负向电流时的磁滞回线。
8.停止测量。
断开与设备的连接。
保存并分析收集到的数据。
三、实验数据处理1. 将磁场强度和磁通值的数据导入到数据分析软件中（如Excel）。
绘制磁滞回线曲线图，磁场强度作为横坐标，磁通值作为纵坐标。
2.计算七铁磁材料的剩磁（磁滞回线与纵轴交点处的磁通值）和饱和磁感应强度（磁滞回线的最大值）。
3.计算磁滞损耗（由磁滞回线形状的面积表示）。
4.分析磁滞回线的形状和结构，以了解七铁磁材料的磁性性质和磁化机制。
四、实验注意事项1.严格控制实验环境温度，避免温度对实验结果的影响。
2.使用合适的电流和采样参数，以保证测量数据的准确性和可靠性。
3.保持样品的干净和完整性，避免可能的污染和损坏。
4.注意操作安全，避免电流和磁场对人体的危害。
试验七铁磁材料磁滞回线的测绘
试验七铁磁材料磁滞回线的测绘试验七：铁磁材料磁滞回线的测绘一、实验目的1.了解铁磁材料的磁滞回线及其特性；2.掌握磁滞回线的测量方法；3.学会使用磁滞回线测量仪器。
二、实验原理铁磁材料是一种具有高磁导率、高磁感应强度的材料，广泛应用于电子、电力、航空等领域。
在铁磁材料中，磁畴的排列和取向会受到外部磁场的影响，当外部磁场变化时，磁畴的排列和取向也会发生变化，从而表现出磁滞现象。
磁滞回线是描述铁磁材料磁滞现象的重要参数，它表示了铁磁材料在交变磁场作用下的磁化强度与磁场强度之间的关系。
磁滞回线通常由实验测得，通过测量不同磁场强度下的磁化强度，可以绘制出铁磁材料的磁滞回线。
三、实验步骤1.准备实验器材：铁磁材料样品、电磁铁、测量仪表（如电压表、电流表）、电源、实验操作台等；2.将铁磁材料样品放置在实验操作台上，并固定好；3.将电磁铁与测量仪表连接好，并将电磁铁放置在铁磁材料样品附近；4.开启电源，逐渐调节电磁铁的电流，使磁场强度发生变化；5.观察并记录测量仪表的读数，记录磁场强度和磁化强度数据；6.重复步骤4和5，在不同磁场强度下进行测量，获取足够的数据；7.利用数据绘制铁磁材料的磁滞回线。
四、实验结果分析1.对实验数据进行整理，绘制出铁磁材料的磁滞回线；2.分析磁滞回线的形状和特性，包括饱和磁感应强度、剩磁感应强度、矫顽力等；3.比较不同铁磁材料的磁滞回线，分析其特性的差异。
五、实验结论通过本次实验，我们了解了铁磁材料的磁滞现象及磁滞回线的概念和测量方法。
实验结果表明，铁磁材料的磁滞回线具有典型的形状和特性，包括饱和磁感应强度、剩磁感应强度、矫顽力等。
不同铁磁材料的磁滞回线表现出不同的特性，反映了其内部磁畴结构的不同。
实验结果验证了铁磁材料的磁滞现象及其与磁场强度的关系，对于理解和应用铁磁材料具有重要意义。
六、思考题1.什么是铁磁材料的磁滞现象？其产生原因是什么？2.铁磁材料的磁滞回线对于理解和应用该材料有何重要性？3.如何解释铁磁材料的磁滞回线的形状和特性？4.举例说明铁磁材料在实际应用中的重要性及其相关研究的发展。
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Ｒ１
１
２
Ｔ１ Ｃ１
＋ －
Ｖ
Ｖ２
Ｒ２
１
２
Ｎ
＋－ Ｖ Ｖ１
图 ３ 仿真电路图
Ｘ－ Ｙ 示波器
接， 则可得到图 ３ 所示仿真电路。改变元件参数则 可得到不同参数时的磁滞回线， 如图 ４ 所示。
１
１
０．５
０．５
０
０
Ｉ（ 标幺值） Ｉ（ 标幺值）
－ ０．５
－ ０．５
－１
－１
－ ０．０１ － ０．００５ ０ ０．００５ ０．０１ Φ（ 标幺值）
４ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真方法
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 是 ＭＡＴＬＡＢ 中进行动态系统建模、仿 真和综合分析的集成软件包， 并提供了一种图的交 互环境。在电力系统仿真模块库中找到仿真用的字 库和模块， 搭建磁滞回环仿真电路， 如图 ３ 所示。其 中电源取工频 ５０Ｈｚ、２２０Ｖ。在设置变压器、绕组和 电容时， 用线性变压器（ Ｌｉｎｅａｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ） ， 且在属 性框中需将第三绕组去掉。电容、电阻用 ＲＬＣ 支路， 取电容时， 电阻及电感选项为零； 而在取电阻时， 需 将电容值输入 ｉｎｆ， 电感项输入零值。同时需要两个 电压表及一个 Ｘ－ Ｙ 示波器。将元件及模块按电路连
力出版社， ２００６．
参考文献：
［１］ 成正维．大学物理实验［Ｍ］．北京： 高等教育出版社， ２００２． ［２］ 袁长坤．物理测量［Ｍ］．北京： 科学出版社， ２００４． ［３］ 方 鸿 飞 ， 贾 继 均．电 器 测 试 技 术［Ｍ］．北 京 ： 机 械 工 业 出 版
社， １９９４． ［４］ 李维波．ＭＡＴＬＡＢ 在 电 气 工 程 中 的 应 用［Ｍ］．北 京 ： 中 国 电
ｉ— ——流过 Ｒ１ 的电流 Ｒ１— ——积分电路元素电阻 Ｃ１— ——积分电路元素电容 Ｕｙ— — — 积 分 电 路 电 容 两 端 电 压 ，
度 Ｂ 成正比
与磁感应强
因为
Ｒ１＞＞
１ ωＣ１
， （ Ｗ＝２πｆ， ｆ＝５０Ｈｚ）
所以
ｕ≈Ｒ１ｉ
即 ｉ≈ ｕ Ｒ１
（ ２）
" " Ｕｙ＝
１ Ｃ１
ｉｄｔ＝ １ Ｒ１Ｃ１
２ 铁磁材料磁滞回线测量原理
测量磁滞回线的方法很多， 经常使用的有示波
器 法 、铁 磁 仪 法 和 采 样 法 等 。 本 文 中 采 用 示 波 器 法
测量磁滞回线。
测量磁滞回线的电路图如图 １ 所示。其中 Ｔ 为
调压器， Ｎ１ 为测试样品的磁化线圈， 由图 １ 可知：
ｕ＝Ｒ１ｉ＋Ｕｙ
（ １）
式中 ｕ— ——ａｂ 两端电压
５ 结论
与常规的试验方法相比， 笔者提出的模型在测 量方法上更加简单， 在操作步骤上更加快捷， 且容 易掌握不易出错， 能较迅速的测出铁磁材料的磁滞 回线， 并且测量容易反复进行。利用 ＭＡＴＬＡＢ 软件 进行仿真， 验证了其方法的可行性。在使用普通示 波器的情况下， 仅需要少量元件就可以使测量效果 得到很大的改善。用 Ｓｉｍｌｉｎｋ 进行仿真， 操作简单、 快捷， 而且可以通过改变参数进行反复仿真。实测 与仿真结果体现了新的测量磁滞回线方法的正确 性及可行性。
式中， ｎ、Ｌ、Ｒ２青、李敬怡等： 一种测量铁磁材料磁滞回线的方法及仿真
３９
强度 Ｈ 与电压 Ｕｘ 成正比， 电压的变化反 映了磁场 Ｈ 的变化， 因而， 测出电压 Ｕｘ 就 可以计算出磁场 Ｈ 的大小。
３ 试验室测量方法
＋ ＡＣ
－
试 验 所 用 的 仪 器 为 ＭＯＳ － ６２０ＣＨ+ ６４０ＣＨ 型模拟示波器。测量前， 先将示波 器调节到“Ｘ－ Ｙ”模式， 使其在荧光屏上显 示一个点， 通过调节示波器的 Ｘ、Ｙ 轴移 位旋钮， 将光点调至荧光屏的中间位置。把电阻 Ｒ２ 上的电压信号输入到示波器 Ｘ 轴， 把电容两端电压 输入到 Ｙ 轴。Ｘ、Ｙ 轴的“Ｖ+ＤＩＶ”均置在“２”的位置， 磁 化 信 号 为 ２４Ｖ（ ３６Ｖ 等 ） 、５０Ｈｚ 的 正 弦 电 压 ， 接 通 电源后， 示波器屏幕上显示如图 ２ 的曲线（ 图 ２ 给 出了在不同电压下测量的磁滞回线） ， 即铁磁物质 的磁滞回线， 反映了铁磁物质所具有的磁滞现象。
ｕｄｔ
（ ３）
在交变磁场中， 磁感应强度瞬时值为 Ｂ， 穿过样
品截面积 Ｓ 的磁通量为 Φ＝ＢＳ。根据法拉第电磁感
应定律， 由于磁通量 Φ发生变化， 在线圈中产生的
感应电动势大小为：
ａ ｉ
Ｒ１
Ｔ ＡＣ ２２０Ｖ Ｖ
Ｃ１
Ｎ１
Ｕｙ
Ｒ２
Ｕｘ ｂ
图 １ 磁滞回线测量图
Ｒ２— ——励磁电流取样电阻 Ｌ— ——样品的平均磁路长度 ｎ— — — 测 试 样 品 磁 化 线 圈 的 匝 数
ｕ＝ｎ ｄΦ
（ ４）
ｄｔ
式中 ｎ— ——磁化线圈的匝数
" 则 Φ＝ １ ｎ
ｕｄｔ， 当 Ｒ２＜＜Ｒ１ 时 ， 可 由 式 （ ３） 和 式
（ ４） 得：
Φ＝ Ｒ１ＣＵｙ ｎ
由 Φ＝ＢＳ 得：
Ｂ＝ Φ ＝ Ｒ１ＣＵｙ
（ ５）
Ｓ ｎＳ
式中， Ｒ１、Ｃ１、ｎ、Ｓ 均为已知常数， 所以由 Ｕｙ 可以确定 Ｂ。
－５ ０ ５ Φ（ 标幺值）
图 ４ 仿真磁滞回线
图 ２ 示波器测量的磁滞回线图
通过调节调压器改变磁化信号的幅度， 可以观 察到磁滞回线的面积随磁化信号幅值大小的改变 而改变。因为激磁电流为交流电流， 所以每次观察 图形后， 都要将调压器调至零位， 使激磁电流逐步 减小的过程也就是自动去磁的过程， 从而避免测量 时发生较大的误差。
当 Ｎ１ 中有磁化电流 Ｉ 流过时介质被磁化， 磁化 后的磁场强度 Ｈ 为：
Ｈ＝ ｎ Ｉ
（ ６）
Ｌ
在利用示波器测量磁场强度时， 需要把磁场强
度转化为电压信号才能输入示波器， 因此在磁化电
流回路中串联一个电阻 Ｒ２：
Ｉ＝ Ｕｘ
（ ７）
Ｒ２
式中 Ｕｘ— ——电阻 Ｒ２ 两端的电压降
Ｈ＝ ｎ ＬＲ２
Ｕｘ
（ ８）
第 ４５ 卷 第 ４ 期 ２００８ 年 ４ 月
ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ
Ｖｏｌ．４５ Ｎｏ．４ Ａｐｒｉｌ ２００８
一种测量铁磁材料磁滞回线的方法及仿真
李都红， 张小青， 李敬怡， 卞华永
（ 北京交通大学电气工程学院， 北京 １０００４４）
１ 引言
磁滞回线是反映铁磁材料性能的重要特征曲 线， 也是研制、开发和应用铁磁材料的重要依据。铁 磁材料是制造变压器的主要材料之一， 在其他科技 领域也得到了广泛的应用。对铁磁材料的磁滞现象 进行研究， 首先要测出磁滞回线， 然后进行下一步 的分析研究。由于铁磁材料的磁化特性是非线性 的， 因而表述磁化特性的两个参数， 磁感应强度 Ｂ 和磁场强度 Ｈ 的关系是曲线， 且 Ｂ 和 Ｈ 的关系不 是单值的， 而是多值的闭合回线， 即磁滞回线。