实 验 报 告
00系 20## 级 姓名 宁盛嵩 日期 2008.12.8学号PB07000675
实验题目 ： 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
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动态磁化特性。
2、测定样品的基本磁化曲线，作μ-H曲线。
3、计算样品的Hc、Br、Bm和（Hm·Bm ）等参数。
4、测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
实验原理:
1、铁磁材料的磁滞现象
铁磁物质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。
原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，继之B随H迅速增长，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至Hm时，B到达饱和值，0abs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“0”点，而是沿另一条新曲线SR下降，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H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。
图1铁磁材料的起始磁化曲线和磁滞回线 图2同一铁磁材料的一簇磁滞回线
当磁场反向从0逐渐变至-HC时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，HC称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态能力，线段RD称为退磁曲线。
当磁场按Hm→0→HC→-Hm→0→HC→Hm次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化，这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时，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。磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
当初始态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率μ=B/H，因B与H的关系成非线性，故铁磁材料μ的不是常数，而是随H而变化。
图3 铁磁材料与H的关系 图4 不同材料的磁滞回线
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。其中软磁材料磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小。而硬磁材料磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强。
2、用电脑观察和测量磁滞回线的实验原理和线路
观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。
待测样品EI型矽钢片，N1为励磁绕组，N2为用来测量磁感应强度B而设置的绕组。R1为励磁电流取样电阻，设通过N1的交流励磁电流为i，根据安培环路定律，样品的磁化场强
L为样品的平均磁路长度，其中 ，所以有
式中N1、L、R1的均为已知常数，所以由UH可确定H。
在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值B是测量绕组和R2C2电路给定的，根据法拉第电磁感定律，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
S为样品的截面积。
图五 实验原理线路
如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为ε2=i2R2+UB
式中i2为感生电流，UB为积分电容C2两端电压设在Δt时间内，i2向电容的C2充电电量为Q，则
如果选取足够大的R2和C2使i2R2＞＞Q/C2，则ε2=i2R2
由（2）、（3）两式可得
上式中C2、R2、N2和均S为已知常数。所以由UB可确定B。
实验步骤：
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。实验中不用示波器，用电脑。
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。确保样品处于磁中性状态，即B=H=0，如图6所示
3、观察磁滞回线：
图6 退磁示意图 图7 调节不当引起的畸变现象
4、观察基本磁化曲线：按步骤2对样品进行退磁，从U=0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。记录下这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线。
5、调节U=3.0V，R1=0.5Ω，测定样品1的一组UB、UH值，并根据已知条件：L= 75mm，S=120mm2，N1=150匝，N2=150匝，C2=20μF，R2=10KΩ，电脑给出Hm、Bm。
6、改变R1观测不同的磁化曲线。
7、观察、测量并比较样品1和样品2的磁化性能。
实验数据及计算处理:
1、样品1
(1)从U=0开始，逐档提高励磁电压到3V，在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线如下：
图一：改变v样品一的一簇磁滞回线图
分析：一、实验要连接各磁滞回线的顶点，电脑上无法做到，但可由由下面的HmBm做出图。
二、与图2中铁磁材料的一簇磁滞回线的图像很像，说明实验与理论吻合，实验成功得观察了样品一的一簇磁滞回线图。
(2)实验中由电脑给出Hm、Bm 如下：
表一 基本磁化曲线数据
由以上数据用Origin做出的样品一的基本磁化曲线如下：
图二：样品一的基本磁化曲线：
分析：与图1中铁磁材料的磁化曲线的大致走势非常相像，说明实验数据蛮好和实验验证了理论。
（3）改变R1观测样品一的不同的磁化曲线。
图三：改变R1样品一的一簇磁滞回线图
分析：实验的原理为：
图中从左往右磁滞回线对应的R1变小。电压U不变改变电阻R1时，B不变，所以B的范围是不变的，实验结果也确实如此；H会变化，所以实验的结果中出现了R1越小，H就越大，曲线的切线的斜率就越小，故磁滞回线越宽、越长。
交点处是H回到零点而剩磁B是一样的，所以它们交在一个点上。
2、样品2
图四：改变v样品二的一簇磁滞回线图：
分析：（实验要连接各磁滞回线的顶点以得到基本磁化曲线，电脑上无法做到，故略去）实验得到的磁滞回线与标准图样相比基本相同，验证了理论。
3、对比样品一与样品二：从图一和图四可以看到在v不变的情况下，样品一的磁滞回线狭长，说明样品一的矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，而样品二的磁滞回线较宽，说明样品而的矫顽力大，剩磁强。故实验最终得到的结果就是：（1）样品一为软磁材料，样品二为硬磁材料：（2）样品1的磁化性能比样品2的磁化性能差。
实验小结：
1、 实验的原理比较简单，由于是合作，操作也不复杂，比上次的直导体外的磁场的测量好多了。
2、 实验很直观。
3、 实验的结果与标准值非常的吻合，说明实验的结果很好，数据比较的正确。
4、 试验中应该注意每测量玩一次都要进行退磁，否则结果会有比较大的误差。
5、 实验中可以看到，电压越高，磁滞回线围得面积越大，说明电压高导致被磁化得越强，剩磁就越多。
6、 实验基本没有数据的处理，这个也算实验不复杂的原因吧。
第二篇：磁滞回线思考题答案
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。