饱和磁化强度的测量
磁性材料性能测试实验报告(完整版)
实验报告一．实验名称：磁性材料性能测试实验二．实验原理简述如果一个小样品（可近似为一个磁偶极子）在原点沿Z 轴作微小振动，放在附近的一个小线圈（轴向与Z 轴平行）将产生感应电压：()km ft fCmA ==ππν2sin 2g ，其中，C 为耦合常数，取决于线圈的结构，m 为样品的磁矩，A 为振幅，f 为振动频率。
原则上，可以通过计算确定出v g 和m 之间的关系k ，从而由测量的电压得到样品的磁矩。
但这种计算很复杂，几乎是不可能进行的。
实际上是通过实验的方法确定比例系数k ，即通过测量已知磁矩为m 的样品的电压v g ，得到m v g=k ，这一过程称为定标。
定标过程中标样的具体参数（磁矩、体积、形状和位置等）越接近待测样品的情况，定标越准确。
VSM 测量采用开路方法，样品放置的位置对测量的灵敏度有影响。
假设线圈和样品按图1放置，沿x 方向离开中心位置，感应信号变大；沿y 和z 方向离开中心位置，感应信号变小。
中心位置是x 方向的极小值和y 、z 方向的极大值，是对位置最不敏感的区域，称为鞍点。
测量时，样品应放置在鞍点，这样可以使样品具有有限体积而引起的误差最小。
基本的VSM 由磁体及电源、振动头及驱动电源、探测线圈、锁相放大器和测量磁场用的霍耳磁强计等几部分组成，在此基础上还可以增加高温和低温系统，实现变温测量。
振动头用来使样品产生微小振动，振动频率应尽量避开50Hz 及其整数倍，以避免产生干扰。
为了使振动稳定，还要采取稳幅措施。
驱动方式有机械驱动、电磁驱动和静电驱动几种。
磁体有超导磁体、电磁铁和亥姆赫兹线圈等几种。
前两种能产生很强的磁场，用来测量高矫顽力的永磁材料。
亥姆赫兹线圈产生的磁场很小，但磁场的灵敏度很高，适于测量软磁材料。
磁矩m的测量由探测线圈和锁相放大器组成，锁相放大器有很高的放大倍数，保证了VSM有较高的灵敏度。
磁场的测量采用霍耳磁强计。
将m和H信号送给计算机，由计算机进行数据的处理，并对测量过程进行自动化控制。
饱和磁感应强度,磁化强度的详细介绍
现在你通过电流I，把磁场H加到某种材料当中，你所要研究的粒子，不再活在真空，而在材料里活动，它可以是金属里本身自带的电子，也可以是通过外界射束打入的。这都无妨，只需记住现在你要研究的粒子不再在真空，而在介质里。一个粒子受到的力学上的响应，当然是与这个点的总磁场有关。因此，B的意义就变得丰富了，它代表在该点处的总磁场。为什么说“总”磁场呢？考虑空间里的一点，没有材料的时候磁场值为H。现在有了材料，这一点处于材料中，外加场H穿进材料后，材料受H影响产生了一些附加场，在该点处的磁场不再是H了。受外界磁场影响使得材料里也有内部额外磁场的过程，我们叫它“磁化”。我们希望一件事物更加具体，就说把它具体化，希望一个企业有规模，就说把它规模化，同样希望一块材料里面有更多额外磁场，就说把它“磁化”。
进一步，χ>0但是数值不太大的，你命名他为顺磁介质，它顺从的跟着磁场方向嘛；χ>0数值比较大的，就是铁磁介质，由于其他机制（超过深度不加以介绍），外加的磁场产生了很大的内磁场，比用用电流制造永磁铁的过程；χ<0，就是H给材料产生的外加磁场M与H方向相反，所以就是反磁介质，或叫抗磁介质；如果是第一类超导体，它所谓的完全抗磁性，就是这个意思：外加场H，总有感生的内场M，把外场抵消，使得超导体内部磁场为零。物理上看，好像磁场穿不进来一样。
这个公式多了个外加因子，不好看。现在你开始考虑构建“磁导率”这个概念，因为H只是电流外加给的磁场，你希望通过粒子受力，直接定义一个粒子感受到的磁场——叫它B，使得F= qvⅹB成立。现在你理解的磁导率，就是一个粒子对外界磁场的受力响应程度：磁导率大，那么同样大的外加磁场H使得粒子受力的响应（如偏转）也越大；磁导率如果为零，那么多大的磁场也不会使得粒子有偏转等力学反应，磁导率如果近乎无限大，你只要加一丁点外磁场H，粒子就已经偏转的不亦乐乎了。
磁化曲线测量实验报告
一、实验目的1. 了解磁化曲线测量的基本原理和方法。
2. 掌握使用振动样品磁强计进行磁化曲线测量的操作技能。
3. 通过实验，了解材料的磁学性能，如饱和磁化强度、矫顽力等。
4. 训练数据处理和实验分析能力。
二、实验原理磁化曲线是描述磁性材料在磁场中磁化过程的重要曲线。
当磁性材料受到磁场作用时，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系可以通过磁化曲线表示。
磁化曲线的形状可以反映材料的磁学性能，如饱和磁化强度、矫顽力、剩余磁化强度等。
本实验采用振动样品磁强计进行磁化曲线测量。
振动样品磁强计是一种高灵敏度的磁矩测量仪器，它采用电磁感应原理，测量在一组探测线圈中心以固定频率和振幅作振动的样品的磁矩。
三、实验仪器与材料1. 振动样品磁强计2. 样品（锰锌铁氧体小球）3. 电源4. 探测线圈5. 记录仪6. 标准样品（已知磁化曲线的镍球）四、实验步骤1. 样品准备：将锰锌铁氧体小球固定在振动样品磁强计的样品台上，确保样品与探测线圈之间的距离适中。
2. 磁强计校准：使用已知磁化曲线的镍球对振动样品磁强计进行定标，调整仪器参数，使测量结果准确。
3. 测量过程：a. 打开电源，调整磁场强度，使样品逐渐被磁化。
b. 记录样品在不同磁场强度下的磁化强度。
c. 重复步骤b，得到一组完整的磁化曲线数据。
4. 数据处理：a. 将测量数据绘制成磁化曲线。
b. 计算饱和磁化强度、矫顽力等参数。
五、实验结果与分析1. 磁化曲线：根据实验数据绘制磁化曲线，如图所示。
2. 磁学性能参数：a. 饱和磁化强度：根据磁化曲线，计算样品的饱和磁化强度为XX×10^-3 A/m。
b. 矫顽力：根据磁化曲线，计算样品的矫顽力为XX×10^-3 A/m。
六、实验总结1. 本实验成功测量了锰锌铁氧体小球的磁化曲线，得到了样品的磁学性能参数。
2. 通过实验，掌握了振动样品磁强计的测量原理和操作方法。
3. 训练了数据处理和实验分析能力。
七、注意事项1. 在实验过程中，注意安全操作，防止发生意外事故。
磁特性综合实验实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：磁特性综合实验图1 起始磁化曲线和磁滞回线0，这说明铁磁材料还残留一定值的磁感应强度B r，通常称B r若要使铁磁物质完全退磁，即B=0，必须加一个反方向磁场H c。
这个反向磁场强度材料的矫顽力。
的变化始终落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。
图2 基本磁化曲线开始周期性地改变磁场强度的幅值时，中，可以得到面积由大到小的一簇磁滞回线，如图2所示。
其中最大面积的磁滞回线称为极限中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,，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，必须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场H=0，B=0；退磁方法：逐渐减少磁化电流，直到图6 B—H曲线的实验线路上式表明在交变磁场下，任一时刻示波器X轴的输入正比于磁场强度H。
为了测量磁感应强度构成一个回路，R2与C构成一个积分电路。
取电容的值，使R2≫1/ωC，则次级电流为I2=E2[R22+(1/ωC)2]1/2≈E2R2（4）为次级线圈的感应电动势：E2=N2dΦdt =N2S dBdt（5）图7 实验电路示意图磁特性综合测量实验仪图1 DH4516N磁特性综合测量实验仪实物图数字示波器图1 实验操作图50Hz时的磁滞回线) (1)H=N1V xLR1 (2)B=R2CV yN2S50Hz时的磁化曲线)S=1.24×10−4m2，N1=N2=N3=150 S=1.20×10−4m2，N1=N2=N3=150图1 电源频率磁滞回线。
磁化曲线的测量方法与结果分析
磁化曲线的测量方法与结果分析磁化曲线是研究材料磁性特性的重要手段之一。
通过测量磁场与磁化强度之间的关系，可以获取材料的磁化曲线，进而研究材料的磁性行为。
本文将介绍磁化曲线的测量方法以及对测量结果的分析。
一、磁化曲线的测量方法1. 实验仪器准备在进行磁化曲线的测量前，需要准备一些实验仪器。
主要包括磁场强度计、电流源、磁感强度计等。
2. 测量步骤（1）在实验室条件下，安装好所需仪器，并确保其工作正常。
（2）将待测材料置于磁感强度计的探头位置。
（3）调节磁场强度计和电流源，使得磁场强度和电流满足实验需求。
（4）开始测量，通过改变磁场强度和电流大小，记录对应的磁感应强度。
（5）不断重复步骤4，直至测量得到完整的磁化曲线数据。
3. 实验注意事项在进行磁化曲线的测量过程中，需要注意以下几点：（1）材料的尺寸和形状对测量结果可能会产生影响，因此需要测量前对材料进行必要的处理。
（2）在改变磁场强度和电流时，要逐渐增减，避免突变引起测量误差。
（3）在实验进行中，需要保持稳定的温度，因为温度的变化也会对材料的磁性产生影响。
（4）每组测量数据需进行多次重复以提高结果的准确性。
二、磁化曲线结果的分析1. 基本形态分析磁化曲线的形态可以分为多种类型，如S型、N型、平直型等。
通过观察磁化曲线的形态特征，可以初步判断材料的磁性行为。
2. 磁化强度与磁场强度的关系磁化曲线上的每一个点都表示在给定磁场强度下的磁化强度。
通过研究磁化曲线的斜率和曲率，可以了解到磁化强度和磁场强度之间的关系。
例如，当磁化曲线的斜率逐渐减小，可以说明磁场对磁化强度的影响逐渐减弱。
3. 磁滞回线的分析在磁化曲线中，如果曲线的一部分呈现出封闭的环状，则称为磁滞回线。
磁滞回线是材料磁化和退磁过程的重要特征之一。
通过研究磁滞回线的形态和面积，可以进一步了解材料的磁性特性，如饱和磁化强度、剩余磁感应强度等。
4. 磁导率及磁阻的计算根据磁化曲线的测量结果，可以进一步计算出磁导率和磁阻等参数。
饱和磁感应强度,磁化强度的详细介绍
你开始管这个磁导率叫μ，并且定义μ=B/H。其中H是（通过电流）外来的，B是使得粒子偏转的响应。这样，磁导率=粒子的响应/外加的场。这个式子有着深刻背景，正是理论物理里线性响应理论的雏形。此外，你发现，粒子处于真空中的时候，这个μ是一个与任何你能想到的物理量都无关的常数，这正是真空磁导率。
目前你已经很有成就了：你通过得到了一个外磁场H，并在真空环境下，把这个磁场作用于带q电荷的粒子，你测量粒子受力F= qvⅹB，并且把测量力F和速度v得到的B值与测量电流I得到的H值相除，你便得到了真空磁导率。
现在你已经知道了，H与B单位的不同，仅仅是由于你最开始研究力学用的单位，和开始研究电荷、电流的单位
的不同，导致的一种单位换算。H从I得来，B从F得来，所以看到的是“施H”与“受B”的关系。（实际过程还要复杂些，因为先研究的是电场的情形，然后导出了磁场下的情况，所以你看到的μ0是个漂亮的严格值，而真空介电常数作为另一种线性响应确是一个长长的实验数字）。
饱和磁化强度的测量
或
H F 0 M sV H F 0 s m
……………… ① ……………… ②
分析天平
Z
电磁铁 样 品
电磁铁
Y
X
电流线圈
电流线圈
磁天平工作原理示意图
式中σs为单位质量的饱和磁化强度，称为比饱和磁 化磁化强度。 m Ms s s d ……………… ③ V 其中d为试样密度 如果磁场的不均匀只表现在Z方向。则
三 、实验步骤
1、接通FM－A电源，预热10分钟。 2、检查电流和磁场指示，用调零旋纽将电流和磁场置
于零点。
3、放入标准样品，调节分析天平，测出磁场H＝0时 的重量并记录。 4、调节电流线圈电流，增加磁场H(400mT、 500mT、 600mT等)，调节分析天平，测出磁场H为某一确定数
值时的重量并记录，算出公式⑨△W。
平重新平衡时(W2)有：
H Fz 0 s m g.(W2 W1 ) g.W ………⑥ z
其中，g－重力加速度 △W－加磁场前后砝码之差
∴
将标准样品置于同样的非均匀磁场中，则有：
g .W s H 0 m z
………………⑦
H Fz 0 g.W0 0 s 0 m0 z
H H 0 x y
，
H 0 z
∴
H Fz 0 M sV z
Fz 0 s m
……………… ④
或
H ……………… ⑤ z 实际测量中，即磁场梯度难以精确测量，因
而，一般采用相对法测量，如图所示，无磁场 时，天平平衡时砝码重量(W1),加磁场后，由于 Fz的作用，需要增加砝码来达到新的平衡，当天
实际测量中即磁场梯度难以精确测量因而一般采用相对法测量如图所示无磁场时天平平衡时砝码重量w1加磁场后由于fz的作用需要增加砝码来达到新的平衡当天平重新平衡时w2有
磁化强度的测量
霍尔传感器测量铁磁材料磁滞回线和 磁化曲线
一、实验目的要求 1、了解铁磁质的特征和磁化的过程。 2、对铁磁质磁滞回线的描绘，并理解铁磁质的剩磁的退磁过程。 二、实验仪器
磁滞回线及磁化曲线实验仪
霍尔传感器测量铁磁材料磁滞回线和 磁化曲线
三、实验内容 铁磁材料的磁特性测量在科研和工业中有着广泛的应用． 以往铁磁 材料磁特性的测量方法主要有：用冲击电流计法测量材料直流磁特 性和示波器法采用积分器测量材料交流磁特性等．用冲击电流计法 测量材料磁特性，误差一般小于3％．但操作烦琐，十分怕震；电容 积分器测量磁滞回线， 由于其测量误差大，加上示波器又有放大作 用， 因而只能半定量显示和测量材料交流磁特性， 随着传感器技 术和数字电路技术的发展，一种以霍尔元件为传感器的高精度数字 式磁感应强度测定仪(数字式特斯拉计)大量生产，为磁性材料磁特性 测量提供了准确度高，稳定可靠，使用简便的新测量手段．本实验 在绕有一组线圈的环形磁路极窄间隙内均匀磁场区中，用数字式特 斯拉计测量磁感应强度B的方法，观察磁性材料磁滞现象，精确测量 材料的磁滞回线和基本磁化曲线，学习和掌握材料剩磁的消磁 磁化曲线
1、 HM-1霍尔法磁滞回线和磁化曲线测定仪由以下部分组成： （１）SXG-2000数字式毫特仪：四位半LED显示；量程2000mT；分 辨率位0.1mT；基本误差优于土1％；(读数)土0．01％(满度)。 （２） IS600恒流电源：四位半LED显示；可调恒定电流0—600.0mA 。最大输出电压大于19V。 （３）实心铁芯样品(绕有2000匝励磁线圈)。截面长2.00cm，宽 2.00cm间隔2.0mm。 ２ 、实验内容 （１）基本内容：测量模具钢的初始化曲线和磁滞回线。 （２）选做内容：作软铁材料或矽钢片材料的基本磁化曲线；用示 波器观察模具钢材料的交流磁特性，测量材料的饱和磁感应强度 和矫顽力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三 、实验步骤
1、接通FM－A电源，预热10分钟。 2、检查电流和磁场指示，用调零旋纽将电流和磁场置
于零点。
3、放入标准样品，调节分析天平，测出磁场H＝0时 的重量并记录。 4、调节电流线圈电流，增加磁场H(400mT、 500mT、 600mT等)，调节分析天平，测出磁场H为某一确定数
值时的重量并记录，算出公式⑨△W。
H H 0 x y
，
H 0 z
∴
H Fz 0 M sV z
Fz 0 s m
……………… ④
或
H ……………… ⑤ z 实际测量中，即磁场梯度难以精确测量，因
而，一般采用相对法测量，如图所示，无磁场 时，天平平衡时砝码重量(W1),加磁场后，由于 Fz的作用，需要增加砝码来达到新的平衡，当天
积V，则样品在此非均匀磁场中沿任意轴向α(α=x.y.z)
所受的力为
或
H F 0 M sV H F 0 s m
……………… ① ……………… ②
分析天平
Z
电磁铁 样 品
电磁铁
Y
X
电流线圈
电流线圈
磁天平工作原理示意图
式中σs为单位质量的饱和磁化强度，称为比饱和磁 化磁化强度。 m Ms s s d ……………… ③ V 其中d为试样密度 如果磁场的不均匀只表现在Z方向。则
饱和磁化强度的测量
一
、实验目的
二 、实验原理及方法 三 、实验步骤 四 、实验注意事项
一 、实验目的
磁化强度M是指磁性材料单位体积内的磁矩
M
矢量和，定义为
M
V
m
通过测量材料的饱和磁化强度Ms，加深对自发磁
化的理解是本实验的主要目的。
二 、实验原理及方法
根据磁性物质在非均匀磁场中的受力原理实Ms的测 量，其方法为磁天平法，如下图所示 。 设一小球样品处在非均匀磁场中，样品质量为m、体
9、 将磁场恢复到零，放入代测圆柱形样品，调节分
析天平，测出H＝0时的重量并记录。
10、调节电流增加磁场H(200mT、300mT、 400mT等)调节分析天平，测出磁场H为某一确 定数值时的重量并记录，算出公式⑩中△ms＋t。 11、用游标卡尺测出圆柱形样品的直径，算出截面
积S。
12、算出代测样品体积磁化率Χ。 13、写出实验报告并进行结果分析。
平重新平衡时(W2)有：
H Fz 0 s m g.(W2 W1 ) g.W ………⑥ z
其中，g－重力加速度 △W－加磁场前后砝码之差
∴
将标准样品置于同样的非均匀磁场中，则有：
g .W s H 0 m z
………………⑦
H Fz 0 g.W0 0 s 0 m0 z
2(ms t mt ) ……………⑩ X X Air 0 H 2 S
式中
△ms＋t为样品管中装上样品后加磁场时的砝码质量
（mH）和无磁场时的砝码质量（mo）之差。
△mt为样品管加磁场时的砝码质量(mtH)和无磁场时
砝码质量(mto)之差。
S为样品截面积。
XAir为空气磁化率(XAir=3.64×10-7)。 H为电磁铁两极中心处的磁场强度。
四 、实验注意事项
1、调节电流及磁场旋纽应轻缓。 2、不可在分析天平处于测量状态时增减砝码。 3、微量的铁磁性杂质对测量结果影响很大，所
以应特别注意防止样品管内外杂质的沾染。
4、磁天平处于水平状态，所以不得挪动仪器。 5、测试样品时，应关闭玻璃门窗，对整机不得 振动。
……………⑧
联立⑦，⑧ ∴
s
s 0 m0 W
mW0
………………⑨
标准式样一般采用密度为8.90g· cm-3，纯度≥99.9％的Ni 球，其饱和磁化强度Ms0＝485.6KA· m-1。 同样的原理，对于圆柱形样品，如果其一端处于电磁 铁两极的中心，此处磁场强度最大，而另一端离磁场
中心较远，磁场很弱，则可推得材料体积磁化率。
5、将磁场恢复到零，放入待测小球样品，重复步骤3、
4，算出△W。
6、代入标准样品参数，算出代测小球样品的σs(或 Ms ) 。 7、将磁场恢复到零，取出待测小球样品，调节分析 天平测出空样品管在H＝0时的重量并记录。
8、调节电流线圈电流，增加磁场H(200mT 、
300mT 、 400mT等)调节分析天平，测出磁场H 为某一确定数值时的空样品管重量并记录，算出 公式⑩中△mt。