磁滞回线的测量实验报告docxWord文档格式.docx
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石家庄铁道大学物理实验中心第1页共10页
《用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线》
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BS、饱和磁场强度HS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HS称饱
和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。
我们称曲线OS为磁性材料的磁化曲线。
B
μ
S
B～H
f
～H
e
H
d
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Br，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，Br叫剩磁。
若要完全消除剩磁
Br，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值
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。
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《用示波器磁材料的磁滞回
》
3、基本磁化曲
于同一磁材料，开始呈去磁状，依次取磁化流
I
1
、I
、⋯.I
，相的磁
2
n
度H1、H2、⋯.H3，在每一磁化流下反复交流方向（称磁），即在每一个
定的磁下，使其方向反复生几次化（如
H1→-H1→H1→-H1⋯.），操作的果，
是在每一个流下都将得到一条磁滞回，最后，可得一逐增大的磁滞回。
我把原点
O和各个磁滞回的点
a、a、⋯.所成的曲称磁材料的基本磁化曲，
如3所示。
3基本磁化曲
（二）利用示波器磁材料磁滞回量原理
1、示波器示B—H曲原理路
由上述磁滞象可知，要磁介磁滞象及相的物理量，需要根据磁化程定
材料内部的磁度和磁感度。
因此，量装置必具三个功能：
①提供使品磁化的可度的磁（磁化）
②可跟踪量与磁化有一一关系的品的磁感度
③可定量示品的磁化程
4磁滞回的量原理
4是利用示波器磁材料磁滞回量装置原理：
首先将待的磁物制
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成一个环形样品，在样品上绕有原线圈即励磁线圈N1匝，由它提供磁化场；
在样品上再绕副线
圈即测量线圈N2匝，由它来跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度；
由示波器来定量显示磁化过程。
如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样
品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律:
，
I1
R
两端电压U为：
U
=I
=H
（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。
根据电磁感应定律：
ε=-）
B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容
C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc（i为感生电流，Uc为积分电容两端电压），适
当选择R2与电容C，使R2则电容两端的电压Uc为：
Uc=
（2）
由
（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正
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比于样品中的磁感应强度B。
这样，当示波器处于X-Y状态，X偏转板接U1，Y偏转板接Uc，示波器屏上即可显示磁化过程。
2、示波器的定标
为了定量研究磁化曲线、磁滞回线，必须对示波器定标。
确定示波器的X轴的每格代表多
少H值（A/m），Y轴每格代表多少B（T）。
在示波器X偏转板上UX、Y偏转板UY可准确测量，且R1、R2、C都为已知的标准元件的情况下，设
Sx为示波器X轴的电压灵敏度,X为水平方向的位移格数；
SY为示波器Y轴的电压灵敏度，Y为垂
直方向的位移格数；
则：
UX=SxX；
UY=SYY（3）
将（3）代入
（1）、
（2）得：
H=
B=
四、实验内容
（4）
（5）
（一）熟悉示波器并测量信号源输出信号的周期
1、实验前准备
①将“动态法磁滞回线实验仪”频率输出调节为100Hz，幅度值适中；
②示波器处于测量信号波形状态，使示波器辉度适中；
调节X、Y位移旋钮使光点居中
③用标准信号校准示波器X、Y轴灵敏度旋钮，（注意：
三个微调旋钮逆时针旋到底）
请在下图中画出信号源输出信号的波形图，并计算其周期：
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（二）显示和观察两种样品在25Hz、50Hz、100Hz、150Hz交流信号下的磁滞回线图形1、实验准备
1）按图4所示的原理线路检查接线连接是否正确
2）逆时针调节“幅度调节”旋钮到底，使信号输出最小。
3）调示波器显示工作方式为
X-Y方式。
示波器X输入为AC方式，测量采样电阻
R1的电
压U1；
示波器Y输入为DC方式，测量积分电容的电压Uc。
4）接通示波器和DH4516C型动态磁滞回线实验仪电源，适当调节示波器辉度及
X、Y位
移旋钮使光点居中。
2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品
1）
1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节“幅度调节”旋钮，使示波器显示的磁化曲线上
B值增加缓慢，达到饱和。
改变示波器上X、Y轴的灵敏度,调节R1、R2的大小，使示波器显示
出典型美观的磁滞回线图形。
2）分别观测频率为25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz，不同频率下的磁滞回线形状（注
意：
由于铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。
观
测每一频率下的磁滞回线前，必须使幅度值降为零。
否则，观测无意义）。
3）换样品2重复上述过程
结论：
1、（样品1）磁滞回线形状与信号频率关系：
。
2、（样品2）磁滞回线形状与信号频率关系：
3、样品1、样品2磁滞回线形状比较：
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（三）测量样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS和磁滞回线
（本实验装置使用交变电流，所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”，随时可以获得磁滞回
线。
只要调节示波器上X、Y轴的灵敏度,调节R1、R2的大小，使示波器显示出典型美观的磁
滞回线图形，即可测量矫顽力、饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS。
）
请在下图中画出样品1的磁滞回线并测量矫顽力
H、饱和磁感应强度
BS和饱和磁场强度HS
C
1、样品1测量数值记录表（信号源频率取100Hz；
R1=
R2=
Sx=
Sy=
）
表1（参数：
L=0.130m，S=1.24×
10-4m2，N1=100T，N2=100TC=1.0×
10-6F）
序号
3
4
5
6
7
8
9
10
11
X/格
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
H/（A/m）
Y1/格
Y2/格
B1/mT
B2/mT
计算HS=；
BS=；
HC=
2、样品1磁滞回线图形
3、样品2测量数值记录表
表2（参数如上；
信号源频率取100Hz；
R1=R2=Sx=Sy=）
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-400
4、样品2磁滞回线图形
（四）测量样品的基本磁化曲线（选择样品
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，
（注意基本磁化曲线与磁化曲线的不同
表3样品1的基本磁化曲线数据
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
Y/格
B/mT
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样品1基本磁化曲线
五、预习题
写出下列物理量的定义：
①饱和磁感应强度
②饱和磁场强度
③矫顽力
④剩磁
⑤磁滞回线
⑥磁化曲线
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⑦基本磁化曲线
六、课后题
1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调节X、Y电压灵敏度时，磁滞回线形状
是否改变？
饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS、矫顽力、磁化曲线数值是否改变？
2、为什么测量基本磁化曲线时需要退磁？
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