动态磁滞回线讲义
磁滞回线实验讲义
磁滞回线[引言]磁性材料应用很广，从常用的永久磁铁、变压器铁芯、到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用。
磁滞回线和磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。
用示波器法测量铁磁处理的磁特性是磁测量的基本方法之一，它具有直观、方便、迅速以及能够在不同的磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）测量的优点，适用于一般工厂快速检测和对成品进行分类。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁化曲线和磁滞回线的基本测绘方法，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.掌握用感应法测量磁参量的原理、方法和技术2.了解应力、样品形状、测量频率等因素对磁性的影响3.了解交流磁化曲线的定义和测试方法[实验内容]1.观测样品形状对磁化的影响2.观测应力对磁滞回线的影响，估算磁致伸缩系数3.观测磁滞回线随外加磁场的变化，作换向磁化曲线4.观测磁滞损耗功率随磁场频率的变化[实验原理]一．原理及仪器结构磁滞回线是表达铁磁材料在磁场下磁化和反磁化行为，即描述磁感应强度(B)或磁化强度(M)与外加磁场强度(H)关系的闭合曲线，反映材料的基本磁特性，是M S应用磁性材料的基本依据。
图1是直流磁场下的磁化曲线和磁滞回线。
图中标出了磁性材料的三个重要参数Mr(Br)、Hc、Ms (饱和磁化强度，即当磁化到饱和时M的值)。
在交变磁场中表现出的磁特性—交流磁特性或称动态磁特性和在直流场下的磁特性— 静态磁性有很大不同。
它不仅与材料本征特性有关，而且与测试频率、磁场波形等测试条件有关。
图2表示在相同频率下外磁场幅值大小对磁滞回线的影响。
随磁场变化，磁滞回线大小、形状都在变化。
连接各回线的幅值（图中的Hm 、Bm ）点得到一条通过原点的曲线，称换向磁化曲线或交流磁化曲线。
由图3可以看到，频率对磁滞回线形状有很大影响，矫顽力（H C ）随频率增大而增大。
感应法是一种最基本和常用的磁参量测量方法。
依据法拉第电磁感应定律，在环绕试样的探测线圈内的感应电动势与其中磁通量随时间的变化率成正比，即为dtdB S N ⋅⋅−=ε （1） 其中N 为探测线圈的匝数，S 为样品的截面积，根据（1）式，将试样放在变化的磁场内磁化，则在探测线圈内有与dtdB 成正比的电动势产生。
动态磁滞回线
磁场分布测量[实验目的]（1） 学习电磁感应发测磁场的原理（2） 学习用探测线圈测量载流线圈的磁场的方法 （3） 验证矢量叠加原理（4）了解亥姆霍兹线圈磁场的特点[实验原理]导线中通以变化电流时，周围空间产生变化磁场，处于其中的闭合回路将会有感应电动当交流数字电压标内阻远大于探测线 圈的电阻时，其读数U 有：θωcos B NS e U rms ==即可得：T22max26108fd N U B π=[实验步骤]（1） 分别测量两个单个圆线圈通电流时沿轴线方向的磁场分布，并测出轴外M 点的磁感应强度的大小和方向。
按矢量叠加原理算出合磁场。
再将两个圆线圈串接起来，测量沿轴线上各点的磁场分布，并测出轴外M 点的磁场大小和方向。
（2） 测量亥姆霍兹线圈轴线附近的磁场分布情况。
除已测得的轴上各点的磁场外，再在轴线中点附近两侧各测若干点的磁感应强度大小和方向。
[数据处理]编号：15探测线圈N=4200 R s =2.81ΩR s I=14.50mV d 0=1.20cm 源线圈 R=10.9cm N 0=500252010445.510813m d S -⨯==π①表格中的θ指磁场方向与圆线圈轴线方向的夹角，记录θ角时应注明磁场相对于轴线的正方向。
测量圆线圈轴线上各点磁场及验证矢量叠加原理的数据表格如下：②单线圈通电时磁场与理论值对比（B单位为T）③利用矢量叠加原理对个点所测得的结果进行叠加并与综合测量结果进行比较：④对单个线圈轴上各点的磁场分布，应画出B-x曲线，并比较试验值与由式（3.9.9）算得的理论值之间是否一致。
（见附件。
）⑤测量亥姆霍兹线圈的磁场情况。
根据测量结果，对其磁场均匀情况作一个简单说明。
由上表可以看出，亥姆霍兹线圈内磁场分布基本上是均匀的。
[误差分析及总结]本次实验值与理论值偏差较大，且随x约程次方关系增长，但分布情况总体一如预计，故考虑系统误差。
但也有一部分原因是由于我操作所致。
由于我每次测量完都要校正一遍电压值，所以速度较慢。
铁磁质动态磁滞回线的测试解析
铁磁质动态磁滞回线的测试 一．实验目的1.学会如何用示波器变相地测量非电压量的方法2.了解用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本原理3.了解磁性材料的特性 二．实验原理 1.铁磁质和磁滞在磁场的作用下，能发变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质，磁介质按其磁特性可分为铁磁质和非铁磁质（包括顺磁质和抗磁质）。
工艺技术上广泛应用的磁性材料主要是铁磁性材料，铁，钴，镍及其许多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）都属于铁磁质。
磁化性能（或磁化规律）是指M 与B 之间的依从关系。
由于M U B H-=0也可以说磁化性能是指M 与H 的关系或Ｂ与Ｈ的关系。
实验易于测量Ｂ和Ｈ，所以我们用实验来研究Ｂ与Ｈ的关系。
（图８－１）是一个典型的磁化曲线，表示磁化过程中磁化强度与磁场的变化关系。
ＯＳ表示对于未磁化的样品施加磁场Ｈ，随Ｈ增加磁化强度不断增加，当Ｈ增加到ＨＳ（称为饱和磁场强度）时磁化强度达到饱和强度M S，曲线ＯＳ称为起始磁化曲线。
这条曲线的显著特点是它的非线性。
达到饱和以后，再减小磁场，磁化强度并不是可逆地沿原始的磁化曲线下降，而是沿着图中ＳＲ变化，与起始磁化曲线并不重合在Ｒ点磁场已减为零，但磁化强度并没有消失。
比较曲线ＯＳ段与ＳＲ段可知，虽然Ｈ减少时Ｂ也随时减少，但是Ｂ的减少“跟不上”Ｈ的减少，这种现象叫做磁滞（磁性滞后），B R称为剩磁。
当磁场沿相反方向增加-H C到时，磁化才变为零，H C称为矫顽力。
继续增加反向磁场到-H S可以使磁化强度将完成如图所示的回线SRCS’R’C’S，称为磁滞回线，上面的磁滞回线是令H从饱和磁化强度H S出发得到的，实际上，从起始磁化曲线上的任一点Ｍ(H M<H S)开始减少磁场强度，都可得到一个磁滞回线，对同一个铁磁质存在无数个磁滞回线，如图（８－２）所示。
但是如果从起始磁化曲线上Ｈ值大于H S的一点（如图的Ｎ点）出发，减小Ｈ时，则磁化状态将先沿起始磁化曲线退到S然后沿磁滞回线上半段到S’，再沿反向的起始磁化曲线到N’，再沿同一曲线退回S’，再沿磁滞回线下半段S’S到S,最后回到N。
磁滞回线实验讲义
用微机型磁滞回线测试仪研究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。
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，剩磁和矫顽磁力大（达m /A 102~1204⨯以上），因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。
软磁材料的磁滞回线窄，矫顽磁力C H 一般小于m /A 120，但其磁导率和饱和磁感强度大，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，也是设计电磁机构作仪表的重要依据之一。
【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．测定样品的基本磁化曲线，作H ~μ曲线。
3．测定样品的C H 、r B 、m B （m m B H •）等参数。
4．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
【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1中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即0H B ==，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S H 时，B 到达饱和值S B ，oabs 称为起始磁化曲线。
图1表明，当磁场从S H 逐渐减小至零，磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“0”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0H =时，B 不为零，而保留剩磁r B 。
磁滞回线(新)实验讲义
实验 用微机观测交流磁滞回线软磁材料在电机、电器和仪表的设计制造中有广泛用途，其交流磁特性可以从交流磁化曲线和交流磁滞回线的形状和面积上集中表现出来，通过观测交流磁化曲线和交流磁滞回线，能够较完整地了解软磁材料的磁特性，这对研究软磁材料的性能及其应用有非常重要的意义。
测量磁性材料的动态磁滞回线方法较多，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，本实验用微机模拟示波器，克服了普通示波器所不具备的存贮、计算和打印功能的缺陷，使交流磁滞回线的观测十分方便。
【实验目的】1.了解软磁材料在交变磁场中的磁特性；2.了解软磁材料的基本动态磁性参数；3.学习用微机观测交流磁滞回线的方法。
【实验原理】交流磁滞回线，通常简称交流回线。
在交流磁化过程中，不同的交流幅值磁场强度Hm 有不同的交流回线，各交流回线顶点的轨迹称为交流磁化曲线或简称Bm -Hm 曲线，Bm 称为幅值磁感应强度。
当交流幅值磁场强度达到饱和磁场强度Hs 时，Bm 不再随Hm 的增大有明显变化，此时Bm -Hm 关系呈现为一条趋于平直的可逆曲线，交流回线的面积不再随Hm 的增大而变化，这时的回线称为极限交流回线。
由极限交流回线可确定材料的饱和磁感应强度Bs 、交流剩余磁感应强度Ｂr 、交流饱和矫顽力Ｈc (如图1所示)。
幅值相对磁导率μa 则可由交流磁化曲线，按下式求得：mma H μB μ0(1) 其中：μ0为真空磁导率，其值为4π×10−7T ∙m/A (特斯拉·米/安培)-ＨcＢs Ｂr退磁曲线交流磁化曲线仿照静态磁化的初始磁导率和最大磁导率，也可把交流磁化时的μai 和μam称为初始磁导率和最大幅值磁导率（如图39-2所示）。
Ｂs 、Ｂr 、Ｈc 、μai 和μam 合称为交流回线参数，也是软磁材料的基本动态磁性参数。
Ｂm (T)μa (H/m )当材料沿着磁滞回线经历磁化—去磁—反向磁化—反向去磁的循环过程中，由于磁滞效应要消耗额外的能量，并且以热量的形式耗散掉，这部分能量叫做磁滞损耗。
讲义：磁化曲线和磁滞回线测量
实验C 磁化曲线和磁滞回线测量磁性材料应用广泛，扬声器永久磁铁、变压器铁芯、计算机磁盘等都采用磁性材料。
铁磁材料分为硬磁和软磁两大类。
硬磁材料的剩磁和矫顽力大（102 ~2⨯104 A/m），可做永久磁铁。
软磁材料的剩磁和矫顽力小（102 A/m以下），容易磁化和去磁，广泛用于电机和仪表制造业。
磁化曲线和磁滞回线是磁材料的重要特性，是变压器等设备设计的重要依据。
磁滞回线测量可分静态法和动态法。
静态法是用直流来磁化材料，得到的B—H曲线称为静态磁滞回线。
动态法是用交变来磁化材料，得到的B—H曲线称为动态磁滞回线。
静态磁滞回线只与磁化磁场的大小有关，磁样品中只有磁滞损耗；而动态磁滞回线不仅与磁化磁场的大小有关，还与磁化场的频率有关，磁样品中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗。
因此，同一磁材料在相同大小磁化场下，动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大。
本实验采用动态法测量软磁样品的动态磁滞回线和磁化曲线，测量曲线可连续或逐点显示在LCD（液晶）屏上，直观、简便、物理过程清晰。
【实验目的】1.了解磁滞回线和磁化曲线概念，加深对磁材料矫顽力、剩磁等参数的理解。
2.掌握磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法，确定B s、B r和H c等参数。
3.探讨励磁电流频率对动态磁滞回线的影响。
【预备问题】1.为什么测磁化曲线先要退磁？2.为什么测量磁化曲线要进行磁锻炼？3.为什么动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大？【实验仪器】FC10-II型智能磁滞回线实验仪。
【实验原理】1.铁磁材料的磁化规律(1) 初始磁化曲线在强度为H的磁场中放入铁磁物质，则铁磁物质被磁化，其磁感应强度B与H的关系为：B = H， 为磁导率。
对于铁磁物质，μ不是常数，而是H的函数。
如图1所示，当铁磁材料从H=0开始磁化时，B随H逐步增大，当H增加到H s时，B趋于饱和值B s，H s称为饱和磁场强度。
从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线OS，称为初始磁化曲线。
铁磁材料的磁滞回线剖析PPT.
2．异议的产生不可回避
和“y输入”便可观察样品的B－H曲线；如将U 3．小结：在课间活动时，同学们只有守秩序、守规则，才能愉快又安全。
1
和U2加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和
磁感应强度Bm、剩磁Br、矫顽力Hc、磁滞损耗[BH]
以及磁导率等参数。
现磁滞回线。
操作指南（续1）
4.观察基本磁化曲线。对样品进行退磁，从U=0开 始提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小 到大的一族磁滞回线。这些磁滞回线的顶点就 是样品的基本磁化曲线，长余辉示波器，便可 观察到该曲线的轨迹 。
5.观察比较样品1和2的磁化性能。 6.测绘曲线。接通实验仪和测试仪之间的连线。开
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
【思考题】 还有的人是恶作剧。夏天外边天热，他就跑进来乘凉。乘凉的时候顺便看看车，有的时候看到车门开着他也想坐进去。但是他不是来
买车的，他也假模假样地去跟你讨论一些车的事情，当你跟他要电话号码的时候他就开始逃避了。
测绘－H曲线及基本磁化曲线：
接通实验仪和测试仪之间的连线。对样品进行如图所示之退 磁，然后依此测定U=0.5，1.0，1.2，1.5……3.0V时的十组Hm、 Bm值，作－H曲线。
样品1
电压值V 0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0
F(Hz)
Hc(A/m)
铁磁材料磁化的过程中，在从饱和 点减小外磁场时，相应的磁感应强度 要高于初始磁化时的磁感应强度，它 的减小要比磁场强度的降低“缓慢” 或者“滞后” 。磁性材料的这种特 性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称 为磁滞回线。
FD-BH-2动态磁滞回线说明书
FD・BH・2型动态磁滞回线实验仪上海复旦天欣科教仪器有限公司中国FD-BH-2型动态磁滞回线实验仪—・概述磁性材料在通讯、计算机和信息存储、电力、电子仪器、交通工具等领域有着十分广泛的应用。
磁化曲线和磁滞回线反映磁性材料在外磁场作用下的磁化特性，根据材料的不同磁特性，可以用于电动机、变压器、电感、电磁铁、永久磁铁、磁记忆元件等。
动态磁滞回线是磁性材料的交流磁特性，其在工业中有重要应用，因为交流电动机、变压器的铁芯都是在交流状态下使用的。
本公司研制生产的FD-BH-2型动态磁滞回线实验仪具有以下特点：1. 提供形状尺寸相同的软磁铁氧体和硬磁模具钢（Crl2）两种典型磁性材料进行磁特性测量，可明显比较它们的磁特性参数不相同。
并可测量在磁场强度较小时，硬磁材料椭圆磁滞回线磁参数（复数），实验内容相当丰富；2. 提供可变频率的正弦波交流电源，可观测频率对磁特性的影响；3. 正弦信号源与220伏交流电源隔离（浮地），实验安全可靠；4. 提供准确度较高的交流数字电压表和细调正弦信号源。
校准示波器X轴和Y 轴分度值（定标）相当方便、准确；5. 样品初级线圈串联取样电阻&和次级线圈串联电阻&和电容C,均可单独引出接线。
学生自己可用交流矢量合成法或等阻抗法精确测量&、儿和C值。
（外接一个电阻箱即可）本仪器是观测动态磁滞回线的优质仪器，可供高等院校、中等专业学校等基础物理实验，设计性综合性实验和演示实验使用。
二•仪器用途FD-BH-2型动态磁滞回线实验仪可以完成以下实验内容：1. 测量软磁铁氧体基本磁化曲线和磁滞回线，求材料饱和磁感应强度、矫顽磁力和剩磁值，磁导率与磁场强度关系。
2. 观察硬磁模具钢（辂合金钢）的磁滞回线。
3. 观察交流电频率对磁性材料磁特性参数的影响。
4. 学习用正弦信号和交流数字电压表对示波器X轴和Y轴分度值进行校准（定标）。
5. 学习用矢量合成法或等阻抗法测量电阻值和电容值。
动态磁滞回线讲义
铁磁材料动态磁滞回线和磁化曲线的测量磁性材料在通讯、计算机和信息存储、电力、电子仪器、交通工具等领域有着十分广泛的应用。
磁化曲线和磁滞回线反映磁性材料在外磁场作用下的磁化特性，根据材料的不同磁特性，可以用于电动机、变压器、电感、电磁铁、永久磁铁、磁记忆元件等。
铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料（如模具钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。
软磁材料（如铁氧体）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见，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。
动态磁滞回线是磁性材料的交流磁特性，其在工业中有重要应用，因为交流电动机、变压器的铁芯都是在交流状态下使用的。
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. 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、剩磁和矫顽力。
m B r B 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）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。
12Cr5. 学习精确测量电阻和电容的实验方法，测量不同阻值电阻和未知电容。
6. 学习用计算机测量磁性材料动态磁滞回线和磁化曲线的方法。
(选配计算机接口后完成)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。
动态磁滞回线
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。
磁滞回线ppt课件
铁磁材料的磁滞回线 和基本磁化曲线
天津商业大学实验物理教研室
1
实验目的
1、了解铁磁物质的磁化过程及相关磁学物 理量。
2、了解示波器法显示磁滞回线的基本原理。 3、测定样品的基本磁化曲线。Байду номын сангаас4、测绘样品的磁滞回线。
天津商业大学实验物理教研室
实验仪器
DH4516型磁滞回线实验仪 YB4325型示波器等
天津商业大学实验物理教研室
磁滞回线是什么？
图1为铁磁物质磁感应强度 B与 磁化场强度H之间的关系曲线。 原点0：磁中性状态，即B=H=0， 当H增至Hs时，B到达饱和值， 0abs称为起始磁化曲线。 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“0”点，而是沿另一条新 曲线SR下降。
天津商业大学实验物理教研室
实验内容与步骤
1、电路连接：选样品1按实验仪上所给的电路图连接 线路，并令R1=2.5Ω， “U选择”置于0位。UH和UB 分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔为公共 端。 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3V。然 后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为0。其目的 是消除剩磁。 3、观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐 标网格中心，令U=2.4V，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。
天津商业大学实验物理教研室
磁滞回线是什么？
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——铁磁物质的另一 特征，即磁化场作用停止 后，铁磁质仍保留磁化状 态。 磁滞的明显特征是当H=0 时，B不为零，而保留剩磁 Br。
动态磁滞回线实验讲义教学提纲
动态磁滞回线实验讲义铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量实验指导书淮阴工学院物理实验中心2007年4月磁性材料应用广泛，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、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线等概念；2、学会用示波器观测磁滞回线；3、测量不同磁性材料的磁滞回线。
【实验仪器】动态磁滞回线实验仪、双踪示波器、FB310B智能型磁滞回线组合实验仪动态磁滞回线实验仪的结构：磁滞回线测量仪器1、信号源2、标准十进制电阻箱3、标准十进制电阻箱4、标准十进制电容箱5、软磁样品6、硬磁样品 【实验原理】1、磁化曲线如果在通电线圈产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强。
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 的变化而改变的物理量，即()H f =μ，为非线性函数。
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H B -变化曲线如1所示。
但当H 增加到一定值()S H 后，B 几乎不再随H 的增加而增加，说明磁化已达饱和，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。
如图1中的os 段曲线所示。
2、磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁化场减少，则铁磁材料内部的B 和H 也随之减少，但其减少的过程并不沿着磁化时的os 段退回。
从图2可知当磁化场撤消，0=H 时，磁感应强度仍然保持一定数值Br 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 减少到0，必须加上一个反向磁场并逐步增大。
8 《测磁滞回线》——用示波器观测动态磁滞回线讲义(教705)重点讲义汇总
用示波器观测动态磁滞回线【实验简介】磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器的铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。
铁磁材料是最常见和最常用的磁性材料。
它分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽力的大小不同。
硬磁材料的剩磁和矫顽力大，因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。
软磁材料的矫顽力小，但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、变压器、电器和仪表制造等工业部门。
磁滞回线和磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。
本实验将采用动态法测量磁滞回线。
【实验目的】1. 掌握利用示波器测量铁磁材料动态磁滞回线的方法；2. 了解铁磁性材料的动态磁化特性；3. 了解磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力等物理量的理解。
【实验仪器与用具】磁特性综合测量实验仪（包括正弦波信号源，待测样品及绕组，积分电路所用的电阻和电容）。
双踪示波器，直流电源，电感，数字多用表。
磁特性综合测量实验仪主要技术指标如下：1) 样品1：锰锌铁氧体，圆形罗兰环，磁滞损耗较小。
平均磁路长度l =0.130 m ，铁芯实验样品截面积S =1.24×10-4 m 2，线圈匝数：1N =150匝，2N =150匝；3N =150匝。
2) 样品2：EI 型硅钢片，磁滞损耗较大。
平均磁路长度l =0.075 m ，铁芯实验样品截面积S =1.20×10-4 m 2，线圈匝数：1N =150匝，2N =150匝；3N =150匝。
3) 信号源的频率在20～200 Hz 间可调；可调标准电阻1R 、2R 均为无感交流电阻，1R 的调节范围为0.1～11 Ω；2R 的调节范围为1～110 kΩ。
标准电容有0.1 μF ～11 μF 可选。
【实验原理】1．铁磁材料的磁化特性把物体放在外磁场H 中，物体就会被磁化。
其内部产生磁场。
设其内部磁化强度为M ，磁感应强度为B ，可以定义磁化率m χ和相对磁导率r μ表示物质被磁化的难易程度：HM m =χ HB r 0μμ= 其中，0μ是真空磁导率（270/104A N -⨯=πμ）。
示波器观测动态磁滞回线
示波器观测动态磁滞回线一、用示波器观测动态磁滞回线简介：1. 实验原理。
参照《新编基础物理实验》实验四十三《磁滞回线的测量》的实验原理。
2. 测量电路。
3. 相关公式1R 11N H R u =l 2C 2R C B N Su = l ，铁磁样品的磁路长度；S ，铁磁样品磁路的横截面积；N 1，N 2，初级、次级绕组匝数。
对样品1（铁氧体）：l = 0.130m ，S = 1.24×10-4 m 2 ，N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。
对样品2（硅钢片）：l = 0.075m ，S = 1.20×10-4 m 2 ，N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。
4. 名词术语：1） 磁中性状态：磁化场H 为零时磁感应强度B 也为零的状态，称为磁中性状态。
对铁磁样品加一个振幅足够大的交变磁场，并逐渐将振幅减小到零，铁磁样品即可被磁中性化。
2） 磁滞回线：磁化场H 循环变化时（-H 0H + ）B 的变化轨迹称为磁滞回线。
它是相对于原点对称的闭合曲线。
（样品测量前需要先磁中性化）3） 饱和磁滞回线：磁化场H 在循环变化过程中可以达到足够大，使铁磁材料的磁化强度0BM H μ=−随H 的增大不再增大，由这样的循环变化磁化场得到的磁滞回线称为饱和磁滞回线。
饱和磁滞回线上磁感应强度最大的值称为饱和磁感强度，用B S 表示。
饱和磁滞回线上B=0所对应的磁化场称为矫顽力，用H C 表示。
饱和磁滞回线上H=0所对应的磁感应强度称为剩余磁感应强度，用B r 表示。
4） 基本磁化曲线：将振幅不同的循环变化磁化场下所得到的磁滞回线的顶点连接起来的曲线。
（样品测量前需要先磁中性化）5） 起始磁导率i μ：磁导率μ定义为0B Hμμ=，通常铁磁材料的μ是温度T 、磁化场H 、频率f 的函数。
在很低的磁化场下，磁化是可逆的，H 和B 之间呈线性关系，没有滞后现象，在此区域中，磁导率为常数，该磁导率称为起始磁导率，即i H 00B lim H μμ→=。
铁磁材料动态磁滞回线实验
动态磁滞回线实验预习题1、磁性材料的分类？什么是动态磁滞回线？2、硬磁材料的交流磁滞回线与软磁材料的交流磁滞回线有何区别？磁性材料在通讯、计算机和信息存储、电力、电子仪器、交通工具等领域有着十分广泛的应用。
磁化曲线和磁滞回线反映磁性材料在外磁场作用下的磁化特性，根据材料的不同磁特性，可以用于电动机、变压器、电感、电磁铁、永久磁铁、磁记忆元件等。
铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料（如模具钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。
软磁材料（如铁氧体）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见，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。
动态磁滞回线是磁性材料的交流磁特性，其在工业中有重要应用，因为交流电动机、变压器的铁芯都是在交流状态下使用的。
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. 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Bm、剩磁Br和矫顽力Hc。
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）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。
5. 学习精确测量电阻和电容的实验方法，测量不同阻值电阻和未知电容。
6. 学习用计算机测量磁性材料动态磁滞回线和磁化曲线的方法。
(选配计算机接口后完成)二. 实验原理1、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。
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铁磁材料动态磁滞回线和磁化曲线的测量磁性材料在通讯、计算机和信息存储、电力、电子仪器、交通工具等领域有着十分广泛的应用。
磁化曲线和磁滞回线反映磁性材料在外磁场作用下的磁化特性，根据材料的不同磁特性，可以用于电动机、变压器、电感、电磁铁、永久磁铁、磁记忆元件等。
铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料（如模具钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。
软磁材料（如铁氧体）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见，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。
动态磁滞回线是磁性材料的交流磁特性，其在工业中有重要应用，因为交流电动机、变压器的铁芯都是在交流状态下使用的。
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. 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、剩磁和矫顽力。
m B r B 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）的交流磁滞回线，并与软磁材料进行比较。
12Cr5. 学习精确测量电阻和电容的实验方法，测量不同阻值电阻和未知电容。
6. 学习用计算机测量磁性材料动态磁滞回线和磁化曲线的方法。
(选配计算机接口后完成)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。
和分别为饱和时的磁场强度和磁感应强度(对应于图中m H m B A 点)。
如果再使H 逐步退到零，则与此同时B 也逐渐减小。
然而，其轨迹并不沿原曲线，而是沿另一曲线AO AR 下降到，这说明当r B H 下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性。
将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到，这时曲线达到m H H −=A ′点(即反向饱和点)，然后，先使磁化场退回到0=H ；再使正向磁化场逐渐增大，直到饱和值为止。
如此就得到一条与m H A AR ′对称的曲线A R A ′′,而自A 点出发又回到A 点的轨迹为一闭合曲线,称为铁磁物质的磁滞回线，此属于饱和磁滞回线。
其中，回线和H 轴的交点和称为矫顽力,回线与Hc ′Hc B 轴的交点和,称为剩余磁感应强度。
r B ′r B图1 磁滞回线和磁化曲线（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线电路原理图如图2所示。
将样品制成闭合环状，其上均匀地绕以磁化线圈及副线圈。
交流电压加在磁化线圈上，线路中串联了一取样电阻，将两端的电压加到示波器的X 轴输入端上。
副线圈与电阻和电容C 串联成一回路，将电容两端的电压加到示波器的Y 轴输入端，这样的电路，在示波器上可以显示和测量铁磁材料的磁滞回线。
1N 2N u 1R 1R 1u 2N 2R C 2uμ图2 用示波器测动态磁滞回线的电路图（图中正弦交流电源浮地）1. 磁场强度H 的测量设环状样品的平均周长为，磁化线圈的匝数为，磁化电流为交流正弦波电流,由安培回路定律,而l 1N 1i 11i N Hl =111i R u =,所以可得111R l u N H ⋅⋅=(1) 式中，为取样电阻上的电压。
由公式（1）可知，在已知、、的情况下，测得的值，即可用公式（1）计算磁场强度1u 1R 1R l 1N 1u H 的值。
2．磁感应强度B 的测量设样品的截面积为，根据电磁感应定律，在匝数为的副线圈中感生电动势为S 2N 2E dtdBS N E 22−= (2) (2)式中，dtdB为磁感应强度B 对时间的导数。
t 若副线圈所接回路中的电流为，且电容上的电量为，则有 2i C Q CQi R E +=222 (3) 在（3）式中，考虑到副线圈匝数不太多，因此自感电动势可忽略不计。
在选定线路参数时，将和都取较大值，使电容C 上电压降2R C 22C i R CQu <<=,可忽略不计，于是（3）式可写为222i R E = (4)把电流dtdu C dt dQi C ==2代入（4）式得 dtdu C R E C22= (5) 把（5）式代入（2）式得 S dtdu C R dt dBSN C 22=− 在将此式两边对时间积分时，由于B 和都是交变的，积分常数项为零。
于是，在不考虑负号（在这里仅仅指相位差C u π±）的情况下，磁感应强度 SN Cu R B C22=(6) 式中，、、和C 皆为常数，通过测量电容两端电压幅值代入公式（6），可以求得材料磁感应强度2N S 2R C u B 的值。
当磁化电流变化一个周期，示波器的光点将描绘出一条完整的磁滞回线，以后每个周期都重复此过程，形成一个稳定的磁滞回线。
3．B 轴（Y 轴）和H 轴（X 轴）的校准虽然示波器Y 轴和X 轴上有分度值可读数，但该分度值只是一个参考值，存在一定误差，且X 轴和Y 轴增益可微调会改变分度值。
所以，用数字交流电压表测量正弦信号电压，并且将正弦波输入X 轴或Y 轴进行分度值校准是必要的。
将被测样品(铁氧体)用电阻替代，从R 1上将正弦信号输入X轴，用交流数字电压表测量R 1两端电压U 有效，从而可以计算示波器该档的分度值(单位V/cm),见图3。
须注意:1、数字电压表测量交流正弦信号，测得得值为有效值。
而示波器显示的该正弦信号值为正弦波电压峰-峰值。
两者关系是有效U 峰峰−U 有效峰－峰＝U U 22 （7） 2、用于校准示波器X 轴档和Y 轴档分度值的波形必须为正弦波，不可用失真波形。
用上述方法可以对示波器Y 轴和X 轴的分度值进行校准。
图3 X轴校准电路三．实验仪器及装置动态磁滞回线实验仪由可调正弦信号发生器、交流数字电压表、示波器、待测样品（软磁铁氧体、硬磁Cr12模具钢）、电阻、电容、导线等组成。
其外型结构如图4所示。
Hz FD-BH-2动态磁滞回线实验仪mV电源交流电压测量功率信号输出幅度调节上海复旦天欣科教仪器有限公司信号输出频率调节上海复旦天欣科教仪器有限公司图4 动态磁滞回线实验仪外观四．实验内容必做实验（一）观察和测量软磁铁氧体的动态磁滞回线1．按图2要求接好电路图。
2．把示波器光点调至荧光屏中心。
磁化电流从零开始，逐渐增大磁化电流，直至磁滞回线上的磁感应强度B 达到饱和 (即H 值达到足够高时，曲线有变平坦的趋势，这一状态属饱和)。
磁化电流的频率取50Hz 左右。
示波器的X 轴和Y 轴分度值调整至适当位置，使磁滞回线的和值尽可能充满整个荧光屏，且图形为不失真的磁滞回线图形。
f m B m H 3．记录磁滞回线的顶点和，剩磁和矫顽力三个读数值（以长度为单位），在作图纸上画出软磁铁氧体的近似磁滞回线。
m B m H r B c H 4．对X 轴和Y 轴进行校准。
计算软磁铁氧体的饱和磁感应强度和相应的磁场强度、剩磁和矫顽力。
磁感应强度以m B m H r B c H T 为单位，磁场强度以为单位。
m A / 5. 测量软磁铁氧体的基本磁化曲线。
现将磁化电流慢慢从大至小，退磁至零。
从零开始，由小到大测量不同磁滞回线顶点的读数值和，用作图纸作铁氧体的基本磁化曲线(i B i H H B −关系)及磁导率与磁感应强度关系曲线(H −μ曲线)，其中HB=μ。
(二) 观测硬磁Cr12模具钢(铬钢)材料的动态磁滞回线1. 将样品换成Cr12模具钢硬磁材料，经退磁后，从零开始电流由小到大增加磁化电流，直至磁滞回线达到磁感应强度饱和状态。
磁化电流频率约为f=50Hz 左右。
调节X 轴和Y 轴分度值使磁滞回线为不失真图形。
(注意硬磁材料交流磁滞回线与软磁材料有明显区别，硬磁材料在磁场强度较小时，交流磁滞回线为椭圆形回线，而达到饱和时为近似矩形图形，硬磁材料的直流磁滞回线和交流磁滞回线也有很大区别。
(见参考资料7)2. 对X 轴和Y 轴进行校准，并记录相应的和,和值，在作图纸m B m H r B c H上近似画出硬磁材料在达到饱和状态时的交流磁滞回线。
选做实验1. 测量取样电阻和电阻、电容的值。
1R 2R C (a)电阻的测量将电阻箱R 和待测电阻(或)串联，并与正弦交流信号源相接，用交流电压表测量信号输出电压U 和电阻箱两端电压,那么，由2R 1R R U 2R U U R U R R −=，得R U U U R RR−=2。
同样，可测得的值。
1R公共点图5 用交流电压表测电阻2R 约为Ω, 约2Ω，但测量时应考虑怎样使测量误差最小，测小电阻时，电源又不短路。
测量电路如图5所示。
K 501R (b) 电容的测量电容的值约为C F μ7.4。
若交流电频率Hz 50f =,即其阻抗约为Ω=××===−3.677107.410012116ππωfC C Z C ，测量电容的接线图如图6所示。
取，测量电源电压U 和电阻两端电压，在已知频率和Ω=677R R U f R 时可得电容的值。
C222C R U U U +=所以22R C U U U −=由此可得 RU fC I Z U RC C ⋅=⋅=π21 图6 用交流电压表测电容CRU fR U C ⋅=π2 (8)请考虑一下是否有更好的方法将、、测得更准确？1R 2R C 2. 用交流电压表测量软磁铁氧体材料得基本磁化曲线(H B −曲线)。
3. 测量硬磁模具钢材料椭圆交流磁滞回线的交流参量。
见(参考文献7)五．实验数据例（仅供参考）铁氧体基本磁化曲线与磁滞回线的测量测量铁氧体的基本磁化曲线时，先将样品退磁，然后从零开始不断增大电流，记录各磁滞回线顶点的B 和H 值，直至达到饱和。
注意由于基本磁化曲线各段的斜率并不相同，一条曲线至少20余个实验数据点，实验结果如表1所示。
（本示波器，估读至小格，即）。
cm div 00.11=4/1cm 05.0表1 软磁铁氧体基本磁化曲线的测量1R U / cm H/(A/m ) C U /cm B /mT 1R U /cm H/(A/) m C U /cm B /mT0.20 4.1 0.10 15.9 2.40 49.8 1.90 302 0.40 8.3 0.25 39.8 2.60 54.0 1.95 310 0.60 12.5 0.45 71.6 2.80 58.1 2.00 318 0.80 16.6 0.65 103 3.00 62.3 2.05 326 1.00 20.8 0.90 143 3.20 66.4 2.10 334 1.20 24.9 1.05 167 3.40 70.6 2.15 342 1.40 29.1 1.20 191 3.60 74.7 2.15 342 1.60 33.2 1.40 223 3.80 78.9 2.20 350 1.80 37.3 1.55 247 4.00 83.0 2.20 350 2.00 41.5 1.65 263 4.20 87.2 2.20 350 2.2045.7 1.80 2874.4091.32.20350并且记录得到矫顽力在示波器上显示，剩磁在示波器上显示，C H cm 55.0r B cm 00.1饱和磁感应强度在示波器上显示。