2016磁滞回线的测量(实验报告材料)
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图 4 磁滞回线的测量原理图 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 过励磁电流 I1 时，此电流在样品产
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：
请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
(二)显示和观察两种样品在 25Hz、50Hz、100Hz、150Hz 交流信号下的磁滞回线图形 1、实验准备
1）按图 4 所示的原理线路检查接线连接是否正确 2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。 3）调示波器显示工作方式为 X-Y 方式。示波器 X 输入为 AC 方式，测量采样电阻 R1 的电 压 U1；示波器 Y 输入为 DC 方式，测量积分电容的电压 Uc。 4）接通示波器和 DH4516C 型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器辉度及 X、Y 位 移旋钮使光点居中。 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）。 3）换样品 2 重复上述过程 结论： 1、（样品 1）磁滞回线形状与信号频率关系：
Bμ
B
S
B～H
～H HH
f e d
图 1 磁性材料的磁化曲线
图 2 磁滞回线和磁化曲线
2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线
当铁磁质磁化达到饱和后，如果使 H 逐步退到零，B 也逐渐减小，但 B 的减小“跟不上”H 的减小（B 滞后于 H）。即：其轨迹并不沿原曲线 SO，而是沿另一曲线 Sb 下降。当 H 下降为零 时，B 不为零，而是等于 Br ，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现
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
象叫磁滞现象，Br 叫剩磁。若要完全消除剩磁 Br ，必须加反向磁场，当 B=0 时磁场的值 Hc 为铁
磁质的矫顽力。 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。
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
评
桌号
教 室 基础教学楼 1101
分
实验日期 2016 年 月 日 节
此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实 验报告！并携带计算器，否则实验无法按时完成！
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。
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
二、实验仪器
1. 双踪示波器 2. DH4516C 型磁滞回线测量仪
三、实验原理
（一）铁磁物质的磁滞现象 铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几个重
要概念
1、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS 和磁化曲线
铁磁材料未被磁化时，H 和 B 均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则 铁磁材料部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 也随之变大，其 B-H 变化曲线如图 1（OS）曲线所示。 到 S 后，B 几乎不随 H 的增大而增大，此时，介质的磁化达到饱和。与 S 对应的 HS 称饱和磁 场强度，相应的 BS 称饱和磁感应强度。我们称曲线 OS 为磁性材料的磁化曲线。
即： ε=-
)
B=-wenku.baidu.com
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。
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）
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、….H3，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。
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 过励磁电流 I1 时，此电流在样品产
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：
请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
(二)显示和观察两种样品在 25Hz、50Hz、100Hz、150Hz 交流信号下的磁滞回线图形 1、实验准备
1）按图 4 所示的原理线路检查接线连接是否正确 2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。 3）调示波器显示工作方式为 X-Y 方式。示波器 X 输入为 AC 方式，测量采样电阻 R1 的电 压 U1；示波器 Y 输入为 DC 方式，测量积分电容的电压 Uc。 4）接通示波器和 DH4516C 型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器辉度及 X、Y 位 移旋钮使光点居中。 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）。 3）换样品 2 重复上述过程 结论： 1、（样品 1）磁滞回线形状与信号频率关系：
Bμ
B
S
B～H
～H HH
f e d
图 1 磁性材料的磁化曲线
图 2 磁滞回线和磁化曲线
2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线
当铁磁质磁化达到饱和后，如果使 H 逐步退到零，B 也逐渐减小，但 B 的减小“跟不上”H 的减小（B 滞后于 H）。即：其轨迹并不沿原曲线 SO，而是沿另一曲线 Sb 下降。当 H 下降为零 时，B 不为零，而是等于 Br ，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现
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
象叫磁滞现象，Br 叫剩磁。若要完全消除剩磁 Br ，必须加反向磁场，当 B=0 时磁场的值 Hc 为铁
磁质的矫顽力。 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。
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
评
桌号
教 室 基础教学楼 1101
分
实验日期 2016 年 月 日 节
此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实 验报告！并携带计算器，否则实验无法按时完成！
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。
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
二、实验仪器
1. 双踪示波器 2. DH4516C 型磁滞回线测量仪
三、实验原理
（一）铁磁物质的磁滞现象 铁磁性物质除了具有高的磁导率外，另一重要的特点就是磁滞。以下是关于磁滞的几个重
要概念
1、饱和磁感应强度 BS、饱和磁场强度 HS 和磁化曲线
铁磁材料未被磁化时，H 和 B 均为零。这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则 铁磁材料部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 也随之变大，其 B-H 变化曲线如图 1（OS）曲线所示。 到 S 后，B 几乎不随 H 的增大而增大，此时，介质的磁化达到饱和。与 S 对应的 HS 称饱和磁 场强度，相应的 BS 称饱和磁感应强度。我们称曲线 OS 为磁性材料的磁化曲线。
即： ε=-
)
B=-wenku.baidu.com
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。
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）
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、….H3，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。