铁磁性物质的磁化曲线42页PPT
铁磁材料的磁化与磁化曲线
虽然利用铁磁材料可以使磁通约束在铁 心范围内，但由于制造和结构上的原因，磁 路中常会含有空气隙，使极少数磁力线扩散 出去造成所谓的边缘效应，如图8-9所示。 另外，还会有少量磁力线不经过铁心而经过 空气形成磁回路，这种磁通称为漏磁通。漏 磁通相对主磁通来说，所占比例很小，所以 一般可忽略不计。
如果把铁磁材料置入外磁场中，这时大多数磁畴都会趋 向与外磁场的方向规则的排列，因而在铁磁材料内部形 成了很强的与外磁场同方向的附加磁场，从而大大地增 强了磁感应强度，即铁磁材料被磁化了，如图8-1b所示。 当外加磁场进一步加强，所有磁畴的方向都几乎转向外 加磁场方向，这时附加磁场不再加强，这种现象叫做磁 饱和，如图8-1c所示。
第二节 磁路与此路定律
一、磁路
在电机，变压器及其它各种电磁器件中，常 用铁磁材料做成一定形状的铁心。其目的一是用 较小的励磁电流能够产生足够大的磁通；二是将 磁通限定在一定的范围之内。如图8-7所示。
在图8-7b中，磁感应线几乎都是沿着铁心形 成闭合回路。因此这种由铁磁材料构成的，让磁 通集中通过的闭合路径叫磁路。
（二） 磁化曲线
不同种类的铁磁性物质，其磁化性能是不同的。工 程上常用磁化曲线表示各种铁磁性物质的磁化特性。 磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强B与外磁场的磁
场强度H之间的关系曲线，所以又 B H叫曲线。
铁磁物质的磁化曲线可用试验测定。测量铁磁物质 磁化曲线的装置如图8-2所示。
1.起始磁化曲线
4、基本磁化曲线
对同一铁磁材料，取不同的Hm反复磁化， 将得到一系列磁滞回线，如图8-4b所示。 各磁滞回线的顶点联成的曲线 ON称为基本 磁化曲线，简称磁化曲线。工程上常用基 本磁化曲线进行磁路计算。
二、铁磁材料的磁性能
磁化曲线
Hm
b
c
d
单位体积 磁滞损耗
e
f
g j
t
wm
HdB
L
B
磁带去磁原理：
i
t
磁头
o
H i
H
H
t
o H
NSNSNSNSNSSNNSNSNSNSNSNSSNSNSNSNSNS
H t
t
四）磁性材料的分类 1）按矫顽磁力分：
软磁性材料--Br小Hc小磁滞回线细长，适用 制造电机、变压器等。
硬磁性材料--Br大Hc大磁滞回线“肥胖”，适 用制造永久磁铁、磁电式仪表等。
B
tg
H
B
H
2）铁磁性材料的磁化曲线
实验电路： A
R
铁磁质
磁 通 计
起始磁化曲线：
BB
cc
bb
aa O
Oa段 H B,
起始段（a点称为跗点）
HH
ab 段 H B
直线段（b点称为膝点）
bc段
饱和段
起始磁化曲线： B
d
BH 关系是非线性的
定义：
静态磁导率
H B tg 1
H
动态磁导率
t
HcHm
0Bj
（剩磁）
b 反复十多次磁化后的磁化曲线--“磁滞回线”
Bc
b
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱBr
j
d
gH
o
Hc
Hc
f e
o
物质
居里点
二）温度对铁磁质的影响
存在居里点--使铁磁质变为 顺磁质的温度。
铁 1043K
钴 1400K
镍 637K
综上所述：磁性材料特点：
5.4铁磁性物质的磁化
2、硬磁性物质
硬磁性物质的磁滞回线宽 而平，回线所包围的面积比 较大，如图所示。因而交变 磁场中的磁滞损耗大，必须 用较强的外加磁场才能使它 磁化，但磁化以后撤去外磁 场，仍能保留较大的剩磁， 而且不易去磁，即娇顽磁力 也较大。
这种物质适合于制成永久磁 铁。硬磁性物质主要有钨钢、 铬钢、钴钢和钡铁氧体等
(2) 1 ~ 2段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于 磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲 线很陡，称为直线段。
(3) 2 ~ 3段：随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由 于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴 继续转向，B增加变慢。
图 5-8 磁化曲线的测定
三、磁滞回线
磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强的 磁化过程，而很多实际应用中，铁磁性物质是工作在交变磁 场中的。所以，必须研究铁磁性物质反复交变磁化的问题。
1. 磁滞回线的测定
2．分析
图5-10为通过实验测定的某种铁磁性物质的磁滞回线。 (1)当B随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H 的数值，由图可看出，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另 一条在它上面的曲线ab下降。 (2) 当H减小到零时，B 0，而是保留一定的值称为剩磁， 用B r表示。永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。
图5-8中，(a)是测量磁化曲线装置的示意图，(b)是根据 测量值做出的磁化曲线。由图5-8(b)可以看出，B与H的关系 是非线性的，即 B 不是常数。
H
图 5-8 磁化曲线的测定
3．分析
(1) 0 ~ 1段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H 从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。
4．磁化曲线的意义
铁磁性材料磁滞回线和磁化曲线的测定
一块从未被磁化过的材料磁化时，当H由0开始逐步增加至最大值H，B也由0开始逐渐增加，由此画出B~H曲线，O~a称为起始磁化曲线。 磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的。当磁场由饱和时的H减少至0，B并非沿原来的磁化曲线返回，而是滞后于H的变化，当H=0时，B=B称为剩余磁感应强度，要想使B为0，就必需施加一反向磁场-H。H称为矫顽力。
仪器特性
信号发生器 示波器 实验装置
问题处理
图形倒置--调换X、Y轴输入。 图形不规范--改变R、f，直至达到满意为止。 图形大小不适--改变信号发生器衰减倍率，或改变示波器X、Y轴增益，直至达到满意为止。
实验数据记录及处理
X
Y
根据示波器显示图形，在坐标纸上绘制1：1的图形，并求出B、H、B、H。 根据记录的坐标，绘制基本磁化曲线。
难点分析
R的影响 改变电阻R观察图形的变化。 f的影响 改变信号频率f观察图形的变化。
信号源
示波器
操作指南
信号发生器的使用 信号发生器要调节它的输出频率、输出振幅，调节的标准是：满足对于R的要求，并且要使得示波器上的磁滞回线的图形适中，因为信号发生器输出振幅的大小直接影响示波器上图形的大小。 数据纪录 -将磁场H由0（信号发生起电压）开始，逐步增加至B达到饱和（次级电压增加很缓），记录对应于H（初级电压）的B（次级电压）值。数据的记录密度，要有利于绘制B~H图！
B
H
a
B
s
B
r
c
a'
b'
H
m
B
H
H1Biblioteka H2H3
H
c
基本磁化曲线
起始磁化曲线
磁滞回线
基本磁化曲线
铁磁性物质的磁化.
图 5-8 磁化线的测定
《电工技能与训练》
电子与信息技术专业教研组
3．分析
(1) 0 ~ 1段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H 从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。 (2) 1 ~ 2段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于 磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲 线很陡，称为直线段。 (3) 2 ~ 3段：随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由 于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴 继续转向，B增加变慢。 (4) 3点以后：到达3点以后，磁畴几乎全部转到了外磁场 方向，再增大H值，B也几乎不再增加，曲线变得平坦，称为 饱和段，此时的磁感应强度叫饱和磁感应强度。 不同的铁磁性物质，B的饱和值不同，对同一种材料，B 的饱和值是一定的。 电机和变压器，通常工作在曲线的2 ~ 3段，即接近饱和 的地方。
电子与信息技术专业教研组
2．分析
图5-10为通过实验测定的某种铁磁性物质的磁滞回线。 (1)当B随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H 的数值，由图可看出，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另 一条在它上面的曲线ab下降。 (2) 当H减小到零时，B 0，而是保留一定的值称为剩磁， 用B r表示。永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制 成的。
《电工技能与训练》
电子与信息技术专业教研组
4．磁化曲线的意义
在磁化曲线中，已知H值就可查出对应的B值。因此，在 计算介质中的磁场问题时，磁化曲线是一个很重要的依据。 图5-9给出了几种不同铁磁性物质的磁化曲线，从曲线上 可看出，在相同的磁场强度H下，硅钢片的B值最大，铸铁的 B值最小，说明硅钢片的导磁性能比铸铁要好得多。
铁磁性物质的磁化曲线PPT学习教案
1
A
1
A
1
10
1
注意
B 15 1
7.5
B
如图磁路取对称轴左侧磁路计算时，中间铁心柱的 面积为原铁心柱的一半，中间柱磁通也减为原来的 一半，但B 和H 保持不变。
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第九章 磁路和 铁心线 圈电路
例：对称分支铸钢磁路如图所示。欲在中间铁心柱产生磁通为
1.8104 Wb ，求所需磁通势（图中单位为cm）。
②按磁路的几何尺寸计算各段的截面积A 和磁路的平均长度l 。 ★ 磁路的长度一般取其平均长度，即铁心中心线的长度。 ★ 磁路的截面积用磁路的几何尺寸直接算出。 当铁心是涂有绝缘漆的硅钢片叠成时，要乘填充因数。 当磁路中有空气隙时，要考虑边缘效应，其有效面积比 铁心截面积大些。气隙越大，边缘效应越显著。 气隙长度不超过矩形截面短边或圆形截面半径的1/5时： 矩形截面 A0 (a l0)(b l0) ab (a b)l0
变应化强的度常是数随（磁场0强度4成1比07例H/地m 变）化。的所，以如，图真中空的或直空线气①中所的示磁。感
铁、镍及其合金等铁磁性材料，其导磁能力很高，相对导磁 系数很大，可达数百甚至数万而且还具有磁饱和及磁滞的特点。 为此，下面研究铁磁性物质的磁化性质。
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第九章 磁路和 铁心线 圈电路
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B，μ
a3 ②
a2
B
μ
a1
① ③
O H1 H2 H3
H
10
第九章 磁路和 铁心线 圈电路
a1a2段，B 随H 增大而急剧增大，其原因是铁磁性物质中 的B 较非铁磁性物质的B 大得多，故常要求铁磁性材料工作在
a2点附近。 a2a3段，铁磁性物质中的B 的增长率反而变小，其原因是接
磁性材料的磁化曲线
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数•饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列；•剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs；•矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；•磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关；•初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp；•居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度；•损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r；•在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换•设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；•合理确定磁芯的几何形状及尺寸；•根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
材料:B H,m磁芯(S,l):f～F器件(N):U～I,LI ～H: H = IN/l磁势F =ò Hdl=HlNf = ò UdtL～m:L＝AL N2 =4N2m SK /D′10-9U ～B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。
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铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线在各类磁介质中，应用最广泛的是铁磁物质。
在20世纪初期，铁磁材料主要用在电机制造业和通讯器件中，如发电机、变压器和电表磁头，而自20世纪50年代以来，随着电子计算机和信息科学的发展，应用铁磁材料进行信息的存储和纪录，例如现以成为家喻户晓的磁带、磁盘，不仅可存储数字信息，也可以存储随时间变化的信息；不仅可用作计算机的存储器，而且可用于录音和录像，已发展成为引人注目的系列新技术，预计新的应用还将不断得到发展。
因此，对铁磁材料性能的研究，无论在理论上或实用上都有很重要的意义。
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。
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．掌握铁磁材料磁滞回线的概念。
3．掌握测绘动态磁滞回线的原理和方法。
4．测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。
5．测定样品的HC、Br、Hm和Bm等参数。
6．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
二、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HS时，B达到饱和值BS，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。
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在各类磁介质中，应用最广泛的是铁磁物质。
在20世纪初期，铁磁材料主要用在电机制造业和通讯器件中，如发电机、变压器和电表磁头，而自20世纪50年代以来，随着电子计算机和信息科学的发展，应用铁磁材料进行信息的存储和纪录，例如现以成为家喻户晓的磁带、磁盘，不仅可存储数字信息，也可以存储随时间变化的信息；不仅可用作计算机的存储器，而且可用于录音和录像，已发展成为引人注目的系列新技术，预计新的应用还将不断得到发展。
因此，对铁磁材料性能的研究，无论在理论上或实用上都有很重要的意义。
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。
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．掌握铁磁材料磁滞回线的概念。
3．掌握测绘动态磁滞回线的原理和方法。
4．测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。
5．测定样品的H C、B r、H m和B m等参数。
6．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
二、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。
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。