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

桌

号

教 室 基础教学楼1101

实验日期 2016年 月 日 节

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

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B S 、饱和磁场强度H S 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，则铁磁材料内部的磁场强度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H S 称饱和磁场强度，相应的B S 称饱和磁感应强度。我们称曲线OS 为磁性材料的磁化曲线。

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B r ，说明铁磁物质中，当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现象叫磁滞现象，B r 叫剩磁。若要完全消除剩磁B r ，必须加反向磁场，当B =0时磁场的值H c 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。

即：I

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+U c(i为感生电流，U c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U c，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U X、Y偏转板U Y可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设S x为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；S Y为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂直方向的位移格数；则：

U X=S x X ； U Y=S Y Y (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）

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：

。

2、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系：

。

3、样品1、样品2磁滞回线形状比较：

。

(三)测量样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度B S、饱和磁场强度H S和磁滞回线

(本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得磁滞回线。只要调节示波器上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

3

样品1基本磁化曲线

五、预习题

写出下列物理量的定义：

①饱和磁感应强度

②饱和磁场强度

③矫顽力

④剩磁

⑤磁滞回线

⑥磁化曲线

⑦基本磁化曲线

六、课后题

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B S、饱和磁场强度H S、矫顽力、磁化曲线数值是否改变？

2、为什么测量基本磁化曲线时需要退磁？