铁磁材料磁滞回线的测绘
霍尔法测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线
实验名称霍尔法测量铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线一.目的与要求1.了解产生霍尔效应的机理。
2.了解用霍尔效应测量磁场的原理和基本方法3.认识铁磁物质的磁化规律，测定样品的磁化曲线。
4.测绘样品的磁滞回线，测定样品的H c、B r、H m、B m二.原理1.铁磁材料的磁化及磁导率铁磁物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁滞的特性。
一般都是通过测量磁化场的磁场强度Ｈ和磁感应强度Ｂ之间的关系来研究其磁性规律的。
图1 起始磁化曲线和磁滞回线当铁磁物质中不存在磁化场时，Ｈ和Ｂ均为零，即图１中Ｂ～Ｈ曲线的坐标原点０。
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（或增加十分缓慢），这说明该物质的磁化已达到饱和状态。
Ｈm和Ｂm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逐渐退到零，则与此同时Ｂ也逐渐减少。
然而Ｈ和Ｂ对应的曲线轨迹并不沿原曲线轨迹ａ０返回，而是沿另一曲线ａｂ下降到Ｂr，这说明当Ｈ下降为零时，铁磁物质中仍保留一定的磁性，这种现象称为磁滞，Ｂr称为剩磁。
将磁化场反向，再逐渐增加其强度，直到Ｈ＝－Ｈc，磁感应强度消失，这说明要消除剩磁，必须施加反向磁场Ｈc。
Ｈc称为矫顽力。
它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力。
图１表明，当磁场按Ｈm→０→－Ｈc→－Ｈm→０→Ｈc→Ｈm次序变化时，Ｂ所经历的相应变化为Ｂm→Ｂr→０→－Ｂm→－Ｂr→０→Ｂm。
于是得到一条闭合的Ｂ～Ｈ曲线，称为磁滞回线。
所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），它将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。
在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。
可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
2.Ｂ～Ｈ曲线的测量方法将待测的铁磁材料做成环形样品，绕上一组线圈，在环形样品的中间开一极窄的均匀气隙，在线圈中通以励磁电流，则铁磁材料即被磁化，气隙中的磁场应与铁磁材料中的磁场一致。
铁磁材料磁化曲线与磁滞回线的测绘资料
CAL
INPUT !
300VpkMAX
(通道2灵 敏度细调)
通道2接口
触发选择开关
通道2交\直流\接地选择开关
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
TH-MHC型磁滞回线实验仪
样品1
样品2
n
N
n
N
Y
UB
R2(Ω) 10.0k
R1(Ω)
电源开关
U(V)
~
UH X
C2
20μF
R1选择
U选择
POSITION DC
MODE
DC POSITION
mv
BAL
CH2
ALT CHOP
BAL
MV
CH1
ADD
(通道1灵敏度细调)
INPUT !
300VpkMAX
CAL.5V
通道1接口
CAL
AC GND DC
通道1交\直流\接地选择开关
通道选择
CH1 CH2 VERT MODE
PULL INVERT
AC GND DC
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
TH-MHC型智能磁滞回线测试仪
H
[A/m ]
功能 数位 数据 确认 复位
B
UB(Y)
[T]
UH(X)
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
【实验内容】
1．电路连接：
~UH
N
R1
R2
nC
YX
TH-MHC型磁滞回线实验仪
样品1
样品2
LEVEL 300VpkMAX
(触发电平)
SOURCE
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的 测量
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的两个基本磁性特性，可以通过实验测量来获得。
磁化曲线反映了铁磁材料在外加磁场下的磁化过程，磁滞回线则是描述铁磁材料在磁场变化时磁化状态的变化过程。
在这篇文章中，我们将详细介绍铁磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法。
一、磁化曲线的测量1、实验原理铁磁材料在外磁场作用下会被磁化，磁化过程可以被描述为一个磁化曲线。
实验中，我们可以通过应用不同大小的磁场来测量铁磁材料的磁化曲线，并在相应的磁场值处记录样品磁化强度。
2、实验步骤（1）选择适当的铁磁材料。
铁磁材料应该具有较高的磁滞回线，磁化曲线应平滑连续。
（2）制备样品。
将铁磁材料制成条状或薄片状，并尽可能保持样品尺寸一致。
（3）将制备好的铁磁材料打磨并清洗干净。
（4）准备实验装置。
将样品放置于磁感应计中间，并将磁感应计连接到电压表或电流表。
（5）应用不同大小的外磁场，并记录磁化强度。
使用恒流源或电压源，应用不同大小的电流或电压，同时记录磁感应计测得的磁感应强度，以得到磁化曲线。
重复多次实验，取平均值或绘制不同曲线来验证测量结果的准确性。
3、注意事项（1）要保持样品尺寸一致，以避免磁滞回线太宽或太窄。
（2）应避免外界干扰和温度变化对实验结果的影响。
（3）在应用不同磁场时，应注意不要让磁场过强以至于将样品磁化到饱和，否则曲线终止于饱和点。
（1）选择适当的铁磁材料。
（4）以一个磁场方向开始，应用不同大小的磁场，并记录磁化强度，记录下磁化曲线，此时磁滞回线仍未形成完整闭合环形。
（5）随着外磁场方向变化，记录相应的磁化曲线和磁滞回线，直到一整个闭合环形的曲线测得。
（6）重复多次实验，取平均值或绘制不同曲线来验证测量结果的准确性。
（1）测量时应注意保持外部环境的稳定，避免温度、震动等因素对实验结果的影响。
（2）应避免将试样磁滞回线的心磁化带磁化到饱和，否则将不能获得完整的磁滞回线。
（3）应避免在试样磁滞回线完成闭合之前改变外加磁场的方向，否则将失去呈环形的磁化曲线。
磁滞回线的测量
脉冲磁滞回线测量
脉冲磁滞回线测量：通过施加脉冲磁场来测量磁滞回线的变化
动态磁滞回线测量：在交变磁场的作用下测量磁滞回线的动态变化
静态磁滞回线测量：在恒定磁场的作用下测量磁滞回线的静态变化 综合磁滞回线测量：结合脉冲和动态测量方法，全面了解磁滞回线的变化 特性
磁感应强度测量仪
简介：磁感应 强度测量仪是 磁滞回线测量 的重要实验设 备之一，用于 测量磁体的磁
感应强度。
工作原理：通 过测量磁体在 磁场中的感应 电动势来计算 磁感应强度。
特点：具有高 精度、高稳定 性、高可靠性 等特点，能够 实现快速、准
确的测量。
应用范围：广 泛应用于磁性 材料、磁记录、 磁力机械等领
组成：数据采集与处理系统通常包括数据采集器和计算机等设备，其中数据采集器 负责实时采集实验数据，计算机则负责对采集到的数据进行处理分析。
功能：数据采集与处理系统具有多种功能，如数据实时显示、数据存储、数据分析 和处理等，能够帮助实验人员快速准确地获取实验结果。
重要性：数据采集与处理系统的精度和稳定性对实验结果的影响非常大，因此选择 一款可靠、稳定的设备对于实验的准确性和可靠性至关重要。
磁滞回线：描述 磁滞现象的曲线， 通过测量磁感应 强度随磁场强度 的变化而获得。
磁滞损耗：由于 磁滞现象导致的 能量损耗，通常 表现为铁磁性材 料在交变磁场下 的温升。
磁滞效应的应用： 利用磁滞现象实 现磁能积蓄、磁 致伸缩等现象， 在电机、变压器、 传感器等领域有 广泛应用。
磁滞回线的定义
磁滞回线是描述铁磁材料磁化 特性的重要曲线
在其他领域中的应用
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。
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量
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。
当铁磁材料内部反向磁场强度增加到Hc H -=时（图2上的c 点），磁感应强度B 才等于0，达到退磁，Hc 称为矫顽磁力。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量
改变 观察不同的磁化曲线。
观察比较样品1、2的磁化性能。
将实验仪与DH4516A磁滞回线测试仪连接，测定不同电压下的Hm、Bm，做出样品的基本磁化曲线，和 中做出的基本磁化曲线相比较。同时可将测试仪采集的磁滞回线数据通过通讯口送给计算机，在计算机上显示磁滞回线，每次显示一条曲线，用磁滞回线操作软件观察和记录测量数据。
大学物理实验报告
实验名称
姓名学号＿＿＿＿
实验类型（验证性、综合性）
指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿
上课时间年月日
实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量
实验时间：
小组成员：
实验地点：
实验目的：
1、了解用示波器法显示磁滞回线的基本原理。
2、认识铁磁性材料的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质动态磁化特性。
测试仪操作
显示和修改所测样品的N与L值
开机或复位后，液晶显示器显示“欢迎使用磁滞回线测试仪”，按功能键，显示“N=00150匝”、“L=075.0毫米”，如要修改参数值，可以按数字键，例如；依次按“00100”，修改完后，按确认键，N即修改为00100匝。
显示和修改所测样品的n与S值
按功能键，显示“n=0150匝”、“S=120.0毫米2”，“毫米2”表示平方毫米，如要修改参数值，可以按数字键对参数值进行修改，并按“确认”键确认。
3、学会用示波器法测绘磁化曲线和磁滞回线，并确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度等磁化参数。
4、测定样品的基本磁化曲线，描绘 -H曲线。
仪器、设备和材料：
三线摆实验仪、气泡水平仪、游标卡尺、米尺、电子秒表、天平、圆环
实验原理：
1、铁磁材料的磁滞现象
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均属于铁磁物质，其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，另一特征是磁滞，也就是在外磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图4-26-1为铁磁物质磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。图中原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0，当磁场从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升（曲线Oa），之后B随H迅速增长（曲线ab），其后B的增长又趋缓慢，当H增至Hm时，B达到饱和值，Oabs称为起始磁化曲线。当磁场从Hm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，而是沿另一条新曲线SR下降，比较线段OS和SR发现，B随着H的减小而减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。把H=0时B的数值叫剩磁，用符号Br表示。
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：IH (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。
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试验八铁磁材料磁滞回线的测绘
【预习思考题】
1. 测绘磁滞回线和磁化曲线前为何先要退磁？如何退磁？
答：由于铁磁材料磁化过程的不可逆性即具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先必须对铁磁材料预先进行退磁，以保证外加磁场H=0时B=0。
退磁的方法，从理论上分析，要消除剩余磁感应强度Br，只需要通以反向电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽力即可，但实际上矫顽力的大小通常并不知道，则无法确定退磁电流的大小。
常采用的退磁方法是首先给要退磁的材料加上一个大于（至少等于）原磁化场的交变磁场（本实验中顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0依次增至3V），铁磁材料的磁化过程是一簇逐渐扩大的磁滞回线。
然后逐渐减小外加磁场，（本实验中逆时针方向转动旋钮，将U从最大值依次降为0），则会出现一簇逐渐减小而最终趋向原点的磁滞回线。
当外加磁场H减小到零时，铁磁材料的磁感应强度B亦同时降为零，即达到完全退磁。
2. 如何判断铁磁材料属于软、硬磁性材料？
答：软磁材料的特点是：磁导率大，矫顽力小，磁滞损耗小，磁滞回线呈长条状；硬磁材料的特点是：剩磁大，矫顽力也大，磁滞特性显著，磁滞回线包围的面积肥大。
【分析讨论题】
1. 本实验通过什么方法获得H和B两个磁学量？简述其基本原理。
答：本实验采用非电量电测技术的参量转换测量法，将不易测量的磁学量转换为易于测量的电学量进行测定。
按测试仪上所给的电路图连接线路，将电压UH和UB分别加到示波器的“x输入”和“y输入”，便可观察到样品的磁滞回线，同时利用示波器测绘出基本磁化曲线和磁滞回线上某些点的UH和UB值。
根据安培环路定律，样品的磁化场强为
(L为样品的平均磁路)
根据法拉弟电磁感应定律，样品的磁感应强度瞬时值
由以上两个公式可将测定的UH和UB值转换成H和B值，并作出H~B曲线。
【实验仪器】
2. 铁磁材料的磁化过程是可逆过程还是不可逆过程？用磁滞回线来解释。
答：铁磁材料的磁化过程是不可逆过程。
铁磁材料在外加磁场中被磁化时，外加磁场强度H 与铁磁材料的磁感应强度B的大小是非线性关系。
当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B 随之以曲线上升，当H增加到Hm时，B几乎不再增加，达到饱和值Bm，从O到达饱和状态这段B-H曲线，称为起始磁化曲线。
当外加磁场强度H从Hm减小时，铁磁材料的磁感应强度B也随之减小，但不沿原曲线返回，而是沿另一曲线下降。
当H下降为零时，B不为零，仍保留一定的剩磁Br，使磁场反向增加到-Hc时，磁感应强度B下降为零。
继续增加反向磁场到-Hm，后逐渐减小反向磁场直至为零，再加上正向磁场直至Hm，则得到一条闭合曲线，称为磁滞回线。
从铁磁材料的起始磁化曲线和磁滞回线可以看到，外加磁场强度H从Hm减小到零时的退磁曲线与磁场H从零开始增加到Hm时的起始磁化曲线不重合，说明退磁过程不能重复起始磁化过程的每一状态，所以铁磁材料的磁化过程是不可逆过程。