用示波法测量铁磁材料的动态磁滞回线和基本磁化曲线
用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线-试验报告
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H小于100A/m材料的重要特性。
软磁材料的矫顽力，常用做电机、电力变压器的铁芯和电c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BB P 等参数均可以从磁滞回线上获得顽力和饱和磁感应强度.、剩磁这些参数是铁磁材料rs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B B并根据,数据，来分析形象磁滞回线的一些因素a数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线s【实验目的】认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典1. B r型的铁磁物质的动态磁化特性。
c）等参B和（H·测定样品的H、B、B 2.H HHH m c 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
3. mrDSm o数。
b'【实验仪器】数字万用表，，),电容(3-5微法)电阻箱(两个示波器，交流电源，互感器。
a'【实验原理】铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材起始磁化曲线和磁滞回线图1料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物很高。
另（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为铁磁物质的磁感应一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1 强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。
从零开始O，当磁场H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＝所示，abH迅速增长，如增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随1oabs称为起始磁化曲线。
图增至HH时，B到达饱和值B，其后B的增长又趋缓慢，并当SS”点，而是OB表明，当磁场从H逐渐减小至零，磁感应强度并不沿起始磁化曲线恢复到“S的变化滞B 可知，H减小B相应也减小，但和沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OSSR 不为零，而保留剩磁Br。
用示波器观察铁磁材料 的磁化曲线和磁滞回线
3．示波器显示B—H曲线的原理和线路
图3 示波器测量B-H曲线的实验线路
图4 铁芯试样外形
在试样上绕有励磁线圈匝和测量线圈匝。若在线圈中通过磁化电流时，此电流在 试样内产生磁场，根据安培环路定律，磁场强度H的大小为：
H N1I1
（1）
由图3可知示波器LX轴偏转板输入电压为 ：
U x I1R1
因交变的磁场H在样品中产生交变的磁感应强度B，则 ：
E2
N2
d dt
N2S
dB dt
式中S为环状试样的截面积，则 ：
Uy
Uc
Q C
1 C
I2dt
1 CR2
E2dt
N2S CR2
dB
N2S CR2
B
（4）
4 示波器的定标
对具有校正信号的示波器，可根据示波器的使用方法，对X轴和Y轴分别 进行定标，校正X轴和Y轴上每格表示的电压值后即可以进行测量。
（2）
由式（1）和式（2）得
为了测量磁感应强度B，在次级线圈 上串N联2 一个电阻 R2 与电容C构成一
个回路，同时R2与C又构成一个积分电路。使
R2
1 C
，则：
I2
E2
式中，ω为电源的角频[R率22 ，(1C
E2
1
)2 ]2
R2
E为2 次级线圈的感应电动势。
2 磁滞回线
当H从Hs减小时，B也随之减小，但 不沿原曲线返回，而是沿另一曲线ab 下降。当H下降为零时，B不为零。 使磁场反向增加到-Hc时，材料中的 磁感应强B下降为零，继续增加反向
实验十三 用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
实验十三用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线本实验中用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测得的B H-曲线称为“动态磁滞回线”。
【实验目的】1．利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线；2．了解磁性材料的基本特性；3．了解磁性材料的退磁以及磁锻炼的方法。
【实验仪器】TH/KH—MHC型智能磁滞回线实验仪、磁滞回线测试仪、示波器、电源、导线等。
【实验原理】磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料磁特性的主要特征。
本实验仪用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测绘的B-H曲线称为动态磁滞回线。
测量铁磁材料动态磁滞回线的方法很多，用示波器测绘动态磁滞回线具有直观、方便、迅速及能在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测绘的独特优点。
1．铁磁材料的磁滞特性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。
其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H 很高。
另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B 之间关系的特性。
即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。
将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，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，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B达到饱和值B S，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。
如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。
图1表明，当磁场从H S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，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。
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，这种现象称为磁滞。
铁磁材料磁滞回线及基本磁化曲线的测量
实验26 铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。
软磁材料的矫顽力小于100A/m ，常用于电机、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。
铁磁材料的磁化过程和退磁过程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的，磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性的重要特性曲线。
矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得，这些参数是磁性材料研制、生产和应用的总要依据。
采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线；采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。
本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化，测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
【实验目的】①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。
②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化规律的理解。
③学会根据磁滞回线确定矫顽力 、剩余磁感应强度 、饱和磁感应强度 、磁滞损耗等磁化参数。
【实验仪器与用具】FB310型动态磁滞回线实验仪，双踪示波器，导线。
【实验原理】1．磁性材料的磁化特性及磁滞回线研究磁性材料的磁化规律时，一般是通过测量磁化场的磁场强度H 与磁感应强度B 之间的关系来进行的。
铁磁性材料磁化时，它的磁感应强度B 要随磁场强度H 变化而变化。
但是B 与H 之间的函数关系是非常复杂的。
主要特点如下：（1）当磁性材料从未磁化状态（H =0且B =0）开始磁化时，B 随H 的增加而非线性增加由此画出的H B 曲线称为起始磁化曲线，如图3.26.1（O-a ）段曲线。
起始磁化曲线大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线较陡，第三阶段曲线又趋于平缓。
最后当H 增大到一定值m H 后，B 增加十分缓慢或基本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。
实验二十三示波器法测定铁磁材料的磁化曲线和磁滞曲线(精)
实验二十三 示波器法测定铁磁材料的磁化曲线和磁滞曲线【目的】1.了解用示波器法显示磁滞回线的基本原理2.学会用示波器法测绘磁化曲线和磁滞回线【原理】1.铁磁材料（如铁、镍、钴和其他铁磁材料）除了具有高的磁导率外，另一个重要的特点就是磁滞。
磁滞现象是材料磁化时，材料内部磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关，而且与以前的磁化状态有关。
图4-48表示铁磁质的这种性质，设铁磁质在开始时没有磁化，如磁场强度H 逐渐增加，B 将沿oa 增加，曲线oa叫做起始磁化曲线，当H 增加到某一值时，B几乎不变。
若将磁场强度H 减小，则B 并不沿原来的磁化曲线减小，而是沿图中ab 曲线下降，即使H 降到零（图中b 点），B 的值仍接近于饱和值，与b 点对应的B 值，称为剩余磁感应强度B ｒ（剩磁）。
当加反向磁场H 时，B 随着减小，当反向磁场H 达到某一值（如图中c 点）时，B=0，与oc 相当的磁场强度H ｃ称为矫顽磁力。
当反向磁场继续增加时，铁磁质中产生反向磁感应强度，并很快达到饱和。
逐渐减小反向磁场强度，减到零，再加正向磁场强度时，则磁感应强度沿defa 变化，形成一闭合曲线abcdefa ，称该闭合曲线为磁滞回线。
由于有磁滞现象，能够有若干个B 值与同一个H 值对应，即B 是H 的多值函数，它不仅与H 有关，而且与这铁磁质磁化程度有关。
例如：与H=0相应的B 有以下3个值。
⑴B ＝0的o 点，这与原来没有磁化相对应。
⑵B ＝B ｒ，这是在铁磁质已磁化后发生的。
⑶B ＝－B ｒ，这是在反向磁化后发生的。
必须指出，当铁磁材料从未被磁化开始，在最初的几个反复磁化的循环内，每一个循环H 和B 不一定沿相同的路径进行（曲线并非闭和曲线）。
只有经过十几次反复磁化（称为“磁锻炼”）以后，才能获得一个差不多稳定的磁滞回线。
它代表该材料的磁滞性质。
所以样品只有“磁锻炼”后，才能进行测绘。
不同铁磁材料，其磁滞回线有“胖”、“瘦”之分，通常根据磁滞回线的不同形状将磁铁分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料等几种。
用示波器测动态磁滞回线、磁场测量实验报告范文
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线(动态磁滞回线实验)磁性材料在科研和工业中有着广泛的应用，种类也相当繁多，因此各种材料的磁特性测量，是电磁学实验中一个重要内容。
磁特性测量分为直流磁特性测量和交流磁特性测量。
本实验用交流正弦电流对磁性材料进行磁化，测得的磁感应强度与磁场强度关系曲线称为动态磁滞回线，或者称为交流磁滞回线，它与直流磁滞回线是有区别的。
可以证明：磁滞回线所包围的面积等于使单位体积磁性材料反复磁化一周时所需的功，并且因功转化为热而表现为损耗。
测量动态磁滞回线时，材料中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗，因此，同一材料的动态磁滞回线的面积要比静态磁滞回线的面积稍大些。
本实验重点学习用示波器显示和测量磁性材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的方法，了解软磁材料和硬磁材料交流磁滞回线的区别。
一．实验目的1. 了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的重要物理量矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2. 用示波器测量软磁材料（软磁铁氧体）的磁滞回线和基本磁化曲线，求该材料的饱和磁感应强度m B 、剩磁r B 和矫顽力c H 。
3. 学习示波器的X 轴和Y 轴用于测量交流电压时，各自分度值的校准。
4. 用示波器显示硬铁磁材料（模具钢12Cr ）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。
二. 实验原理（一）铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的原因。
一般都是通过测量磁化场的磁场强度H 和磁感应强度B 之间关系来研究其磁化规律的。
如左图所示，当铁磁物质中不存在磁化场时，H 和B 均为零，在H B -图中则相当于坐标原点O 。
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 不再增加或增加的十分缓慢，这说明该物质的磁化已达到饱和状态。
m H 和m B 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 逐步退到零，则与此同时B 也逐渐减小。
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。
实验 基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量
图5 实验线路
根据安培环路定律，样品的磁化场强为：
Ni1 N H U1 L LR1
式中N为励磁绕组，R1为励磁电流取样电阻，U1是交 流励磁电压，Ｌ为样品的平均磁路长度。 根据法拉第电磁感应定律，在交变磁场下样品的 磁感应强度B是测量绕组n和R2C2电路给定的：
C 2 R2 B U2 nS
5．实验数据记录 • 1) 作B-H基本磁化曲线与μ-H曲线 • 2) 描绘动态磁滞回线并计算样品的BS、Br、HD 参数。 6．思考题 • 1) 为什么要退磁？如果不退磁，对实验结果会 有什么影响？ • 2) 为什么测绘磁滞回线时，励磁电压不宜过高 或过低？
4．实验内容及步骤 • 1) 电路连接：选择样品，按实验仪上所给的电路接 线图连接好线路。令R1＝2.5Ω，置励磁电压U于0位。 UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插 孔“⊥”为接地公共端。 • 2) 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退磁， 顺时针方向转动电压U的调节旋钮，观察数字电压表 可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针方向转 动电压U的调节旋钮，将U逐渐从最大值调为0，这 样做的目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态， 即B＝H＝0，如图7所示。
实验 基本磁化曲线和动态磁滞回线的测量 1．实验目的 1) 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型铁磁物 质的动态磁化特性。 2) 测定样品的基本磁化曲线，并作出μ-H曲线。 3) 测定样品的HD、Br、Bs等参数。 4) 学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
2．实验原理 1) 磁滞回线
图1 铁磁质起始磁化 曲线和磁滞回线
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磁滞回线 较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来 制造永磁体。
实验16铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定
实验十六 铁磁质的磁化曲线和磁滞回线的测定本实验中用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测得的B H -曲线称为“动态磁滞回线”。
测量磁性材料动态磁滞回线的方法较多，用示波器法测量动态磁滞回线的方法具有直观、方便、迅速以及能够在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测量的独特优点。
【实验目的】1．利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线；2．了解磁性材料的基本特性；3．了解磁性材料的退磁以及磁锻炼的方法。
【实验仪器】CZ-2磁滞回线装置，可隔离变压器，万用表，标准互感器，电键等【实验原理】一、铁磁材料的磁滞性质铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一个重要的特点就是磁滞。
当材料磁化时，磁感应强度B 不仅与当时的磁场强度H 有关，而且决定于磁化的历史情况，如图16-1所示。
当H 增加到某一值s H 时，B 几乎不再增加，说明磁化已达饱和。
材料磁化后，如使H 减小，B 将不沿原路返回，而是沿另一条曲线A AC '下降。
当H 从s H -增加时，将沿A C A ''曲线到达A ，形成一个闭合曲线称为“磁滞回线”，其中图16-1磁滞回线示意图0=H 时，r B B =，r B 称为“剩余磁感应强度”。
要使磁感应强度为零，就必须一个反向磁场c H -，c H 称为“矫顽力”。
此曲线和原点中心对称，不同的I 值即不同外磁场值所对应的回线大小也不同。
在磁测量中，进行反复磁化过程的操作称为“磁锻炼”，所得到的一系列振幅不同的磁滞回线端点轨迹的连线，称为“基本磁化曲线”，如图16-1中曲线OA 。
各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。
由于铁磁材料的磁滞性质，磁性材料所处的某一状态必然和它的历史有关。
为了使样品的磁特性能重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（0=H ，0=B ）开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。
实验十三 用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线word资料12页
实验十三用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线本实验中用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测得的B H-曲线称为“动态磁滞回线”。
【实验目的】1．利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线；2．了解磁性材料的基本特性；3．了解磁性材料的退磁以及磁锻炼的方法。
【实验仪器】TH/KH—MHC型智能磁滞回线实验仪、磁滞回线测试仪、示波器、电源、导线等。
【实验原理】磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料磁特性的主要特征。
本实验仪用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测绘的B-H曲线称为动态磁滞回线。
测量铁磁材料动态磁滞回线的方法很多，用示波器测绘动态磁滞回线具有直观、方便、迅速及能在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测绘的独特优点。
1．铁磁材料的磁滞特性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。
其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H 很高。
另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B 之间关系的特性。
即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。
将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，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，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B达到饱和值B S，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。
如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。
图1表明，当磁场从H S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，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。
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，这种现象称为磁滞。
用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线-试验报告
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H小于100A/m材料的重要特性。
软磁材料的矫顽力，常用做电机、电力变压器的铁芯和电c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BB P 等参数均可以从磁滞回线上获得顽力和饱和磁感应强度.、剩磁这些参数是铁磁材料rs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B B并根据,数据，来分析形象磁滞回线的一些因素a数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线s【实验目的】认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典1. B r型的铁磁物质的动态磁化特性。
c）等参B和（H·测定样品的H、B、B 2.H HHH m c 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
3. mrDSm o数。
b'【实验仪器】数字万用表，，),电容(3-5微法)电阻箱(两个示波器，交流电源，互感器。
a'【实验原理】铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材起始磁化曲线和磁滞回线图1料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物很高。
另（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为铁磁物质的磁感应一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1 强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。
从零开始O，当磁场H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＝所示，abH迅速增长，如增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随1oabs称为起始磁化曲线。
图增至HH时，B到达饱和值B，其后B的增长又趋缓慢，并当SS”点，而是OB表明，当磁场从H逐渐减小至零，磁感应强度并不沿起始磁化曲线恢复到“S的变化滞B 可知，H减小B相应也减小，但和沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OSSR 不为零，而保留剩磁Br。
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。
铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。
2、了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。
3、测定样品的磁化特性曲线（B-H曲线），并作μ-H曲线。
4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、B M、H、B的等参量。
二、实验仪器：TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。
三、实验原理：1．铁磁材料的磁滞特性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。
其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化，即磁导率μ很高。
另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。
即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度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，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线Oa，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B达到饱和值B S这个过程的OabS曲线称为起始磁化曲线。
如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。
图1表明，当磁场从H S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，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。
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，这种现象称为磁滞。
磁滞的明显特征是当H＝O时，磁感应强度B值并不等于0，而是保留一定大小的剩磁Br。
当磁场反向从0逐渐变至－H D，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，可以施加反向磁场。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线(动态磁滞回线实验)磁性材料在科研和工业中有着广泛的应用，种类也相当繁多，因此各种材料的磁特性测量，是电磁学实验中一个重要内容。
磁特性测量分为直流磁特性测量和交流磁特性测量。
本实验用交流正弦电流对磁性材料进行磁化，测得的磁感应强度与磁场强度关系曲线称为动态磁滞回线，或者称为交流磁滞回线，它与直流磁滞回线是有区别的。
可以证明：磁滞回线所包围的面积等于使单位体积磁性材料反复磁化一周时所需的功，并且因功转化为热而表现为损耗。
测量动态磁滞回线时，材料中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗，因此，同一材料的动态磁滞回线的面积要比静态磁滞回线的面积稍大些。
本实验重点学习用示波器显示和测量磁性材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的方法，了解软磁材料和硬磁材料交流磁滞回线的区别。
一．实验目的1. 了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的重要物理量矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2. 用示波器测量软磁材料（软磁铁氧体）的磁滞回线和基本磁化曲线，求该材料的饱和磁感应强度m B 、剩磁r B 和矫顽力c H 。
3. 学习示波器的X 轴和Y 轴用于测量交流电压时，各自分度值的校准。
4. 用示波器显示硬铁磁材料（模具钢12Cr ）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。
二. 实验原理（一）铁磁物质的磁滞现象铁磁性物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的原因。
一般都是通过测量磁化场的磁场强度H 和磁感应强度B 之间关系来研究其磁化规律的。
如左图所示，当铁磁物质中不存在磁化场时，H 和B 均为零，在H B 图中则相当于坐标原点O 。
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 不再增加或增加的十分缓慢，这说明该物质的磁化已达到饱和状态。
m H 和m B 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 逐步退到零，则与此同时B 也逐渐减小。
用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
L N1 U x = I1 R1 H = I1 ∴ I 1 = N H 1 L LR 1 Ux = H .....( 1) N1
线圈N 中交变磁场H在铁磁材料中产生交变的磁感应 线圈 1中交变磁场 在铁磁材料中产生交变的磁感应 强度B，因此在线圈N 强度 ，因此在线圈 2中产生感应电动势 ε 2 ，其大小 用公式（ ） 用公式（2）表示
H=
N1 Ux, LR1
B =
的磁场强度H和磁感应强度B的值。有公式： 的磁场强度H和磁感应强度B的值。有公式：
H0 = H B , B0 = nx ny
实验内容： 实验内容： 熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压； 1、熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压； 2、按照实验原理图正确连接线路，在确认调压器的输 按照实验原理图正确连接线路， 出为0伏后，接通电源； 出为0伏后，接通电源； 3、对被测样品退磁（将输出电压升至80V，再将电压由 对被测样品退磁（将输出电压升至80V， 80V 80V逐渐降到0V）； 逐渐降到0V 80V逐渐降到0V）； 80V时的磁滞回线对示波器 时的磁滞回线对示波器H 轴进行定标（ 4、用80V时的磁滞回线对示波器H轴、B轴进行定标（计 算示波器上每格对应的H0 B0的值 H0， 的值）。 算示波器上每格对应的H0，B0的值）。 用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的B 5、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的B， H值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和80伏时的磁 并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和80伏时的磁 80 滞回线并计算80伏时Hm Bm，Hc，Br的值 80伏时Hm， 的值。 滞回线并计算80伏时Hm，Bm，Hc，Br的值。
dψ dB ε2 = = N2S dt dt
（2） ）
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用示波法测量铁磁材料的动态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、计算机存储的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量方法，而且能从理论和实际应用上加深对铁磁材料的认识。
铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力c H 的大小不同。
硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽力大（达120～20000A/m 以上），因而磁化后，其磁性可长久保持，适宜做永久磁铁。
软磁材料的磁滞回线窄，矫顽力c H 一般小于120A/m ，但其磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。
磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性，是设计电磁机构和仪表的重要依据之一。
磁学量的测量一般比较困难，通常利用一定物理规律，将磁学量转换为易于测量的电学量。
这种转换测量法是物理实验中常用的基本测量方法。
一、实验目的1、认识铁磁物质的磁化规律，比较三种典型的铁磁物质的动态磁化特性2、测定样品的基本磁化曲线，并在坐标纸上作出H -μ曲线。
3、测定样品的C H 、r B 、S B 等参数4、学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
二、实验原理1、磁化曲线如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强，此时铁磁物质中的磁感应强度比没放入铁磁物质时电流产生的磁感应强度增大百倍，甚至在千倍以上。
铁磁物质内部的磁场强度H 与磁感应强度B 有如下的关系：H B μ=对于铁磁物质而言，磁导率μ并非常数，而是随H 的变化而变化的物理量，即)(H f =μ，为非线性函数。
所以B 与H 也是非线性关系，如图（1）所示：铁磁材料的磁化过程为：其未被磁化时的状态称为去磁状态，这时若在铁磁材料上加一由小到大变化的磁化场，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。
但当H 增加到一定值（Hs ）后，B 几乎不再随着H 的增加而增加，说明磁化达到饱和，如图（1）中的OS 段曲线所示。
从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线。
2、磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁场减小，则铁磁材料内部的B 和H 也随之减小。
但其减小的过程并不是沿着磁化时的OS 段退回。
显然，当磁化场撤消，H =0时，磁感应强度仍然保持一定数值B =r B ，称为剩磁（剩余磁感应强度）。
若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度B 减小到0，必须加上一个反向磁场并逐步增大。
当铁磁材料内部反向磁场强度增加到C H H =时（图2上的C 点），磁感应强度B 才为0，达到退磁。
图（2）中的bc 段曲线为退磁曲线，C H 为矫顽力。
如图（2）所示，H 按O →S H →O →-S H →-C H →O →C H →S H 的顺序变化时，B 相应沿O →S B →r B →O →-S B →-r B →O →S B 的顺序变化。
图中的Oa 段曲线称起始磁化曲线，所形成的封闭曲线abcdefa 称为磁滞回线。
由图（2）可知：（1） 当0=H 时，0≠B ，这说明铁磁材料还残留一定值的磁感应强度r B ，通 常称r B 为铁磁物质的剩余感应强度（剩磁）。
（2） 若要使铁磁物质完全退磁，即0=B 必须加一个反向磁场C H 。
这个反向磁场强度C H 称为该铁磁材料的矫顽力。
（3） 图中bc 曲线段称为退磁曲线。
（4） B 的变化始终落后于H 的变化，这种现象称为磁滞现象。
（5） H 的上升与下降到同一数值时，铁磁材料内部的B 值并不相同，即磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关。
（6） 当从初始状态0=H ，0=B 开始周期性地改变磁场强度的幅值时，在磁场由弱到强单调增加过程中，可以得到面积由大到小的一簇磁滞回线，如图（3）所示。
其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线。
（7）由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场0=H 时，0=B ；其次，磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减少，不能时增时减。
在理论上，要消除剩磁r B ，只需改变磁化电流方向，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽力即可。
实际上，矫顽力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小。
我们从磁滞回线得到启示，如果使铁磁材料磁化达到磁饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，直至为零。
则该材料的磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图（4）所示实验表明，经过多次反复磁化后，B —H 的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线”。
通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质。
这种反复磁化的过程称为“磁锻炼”。
本实验采用50赫兹的交变电流，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。
我们把图（3）中原点O 和各个磁滞回线的顶点n a a a a 321,,所连成的曲线，称为铁磁材料的基本磁化曲线。
不同的铁磁材料其基本磁化曲线是不同的。
为了使样品的磁特性可以重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（0=H ，0=B ）开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。
磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，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，可用来制造永久磁体。
3、示波器显示B —H 曲线的原理和线路示波器测量B —H 曲线的实验线路如图（5）所示。
图（5）本实验研究的铁磁物质为环型和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。
R 1为励磁电流取样电阻，设通过N 的交流励磁电流为1i ，根据安培环路定律，样品的磁化场强为：图（6）为样品的平均磁路长度L Li N H =（如图6）因为：111R Ui =，所以：111U LR N L Ni H ⨯== （1）（1）式中的N 、L 、R 1均为已知常数，所以由U 1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R 2C 2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：dt d n ϕε=2 ⎰=dt n 21εϕ⎰==dt nS S B 21εϕ （2） 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2222U R i +=ε式中2i 为感生电流，U 2为积分电容C 2两端电压，设在t ∆时间内，2i 向电容C 2的充电电量为Q ，则：22C Q U =所以，2222C QR i +=ε如果选取足够大的R 2和C 2,使222C QR i 〉〉则：222R i =ε因为dtdU C dt dQi 222==所以dtdU R C 2222=ε （3）由（2）、（3）两式可得：222U nSRC B = （4）上式中C 2、R 2、n 和S 均已知常数。
所以由U 2可确定B 。
综上所述，将图（4）中的U 1（U H ）和U 2（U B ）分别加到示波器的“X 输入”和“Y 输入”便可观察样品的动态磁滞回；接上数字电压表则可以直接测出U 1（U H ）和U 2（U B ）的值，即可绘制出B —H 曲线，通过计算可测定样品的饱和磁感应强度S B 、剩磁r B 、矫顽力C H 、磁滞损耗（BH ）以及磁导率μ等参数。
三、实验内容1、 电路连接：选择样品2，按实验仪上所给的电路接线图连接好线路。
开启仪器电源开关，调节励磁电压U=0，U H 和U B 分别接示波器的“X 输入”和“Y 输入”，插孔“⊥”为接地公共端。
2、 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退磁，顺时针方向转动电压U 的调节旋钮,观察数字电压表可看到U 从0逐渐增加增至最大，然后逆时针方向转动电压U 的调节旋钮,将U 逐渐从最大值调为0，这样做目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即0==H B ，如图（7）所示，3、观察样品在50H Z 交流信号下的磁滞回线：开启示波器电源，断开时基扫描，调节示波器上“X ”、“Y ”位移旋钮,使光点位于坐标网格中心，调节励磁电压U 和示波器的X 和Y 轴灵敏度，使显示屏上出现大小合适、美观的磁滞回线图形（若图形顶部出现编织状的小环，如图（8）所示，这时可降低U 予以消除）。
4、观察基本磁化曲线，按步骤2对样品2进行退磁，从U=0开始，逐渐提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一蔟磁滞回线。
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、测绘基本磁化曲线，并据此描绘H -μ曲线：接通实验仪的电源，对样品进行退磁后，依次测定 U = 0，0.2，0.4，0.6..3.0V 时的若干组B H 和值，作B-H 曲线和H -μ曲线。
6、令U = 3.00V ，观测动态磁滞回线：从已标定好的示波器上读取U X (U H )、U Y (U B )值（峰值），计算相应的B H 和，逐点描绘而成。
再由磁滞回线测定样品2的S B ，r B 和C H 等参数。
7、同法观察、样品1和样品3的磁化性能。
四、实验数据记录（1）作B —H 基本磁化曲线与H -μ曲线选择不同的U 值，分别记录U X 、U Y 并填入记录表一。
因为本实验仪的输出U Y = U B ，U X = U H ，可先作出U Y —U X 曲线如图（9）。
据公式：)(2222B U U U nS RC B ==其中 )(1111H U U U LR N L Ni H ===其中可分别计算出H B 和，作出B —H 基本磁化曲线与H -μ曲线。
Uy-Ux 图线501001500.020.060.10.140.180.220.260.310.4Ux(V)U y (m V )图（9）（2）动态磁滞回线的描绘在示波器荧光屏上调出美观的磁滞回线，测出磁滞回线不同点所对应的格数，然后将数据填入下表：在坐标纸上绘出动态磁滞回线（如下图）-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5X(格数)Y (格数)从上图中可知：Y 最大值即2U （峰值），据此计算出磁性材料的饱和磁感应强度S B X=0时，据Y 方向上的格数计算出对应的剩磁r BY=0时，据X 方向上的格数计算出1U （峰值）计算出矫顽力C H①S B 的计算：由公式（4）得222U nSR C B S ==2KU =22⨯⨯⨯灵敏度轴格数Y K②r B 的计算：)0(1222==U U nSR C B r 此时=2KU =22⨯⨯⨯灵敏度轴格数Y K ③C H 的计算：由公式（1）得：=⨯==⨯==1'2111)0(U K U U LR N L Ni H C 此时22'⨯⨯⨯灵敏度轴格数X K。