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1、物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。2、了解铁磁材料的磁化规律， 用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物 质的动态磁化特性。3、测定样品的磁化特性曲线（B-H曲线），并作卩-H曲线。4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线 ，估算其磁滞损耗以及相关的 ？? ?、等参量。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、钻、镍及其众多合金 以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被 强烈磁化
2、，故磁导率卩很高。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，图1为铁磁物质的磁感应强度 B与磁化场强度 H之间的关 系曲线。图中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态， 即B=H =O,当 磁场H从零开始增加时，磁感应强度 B随之缓慢上升，如线段 Oa所示，继 之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至？?寸，B到达饱和值？?？ OabS称为起始磁化曲线。图 1表明，当磁场从？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 新的曲线SR下降，比较线段 0S和SR可知，H减小B相应也减小，但B的 变化滞后于H的变化，这现象
3、称为磁滞，磁滞的明显特征是当H = 0时，B不为零，而保留剩磁当磁场反向从 0逐渐变至-？?寸，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁， 必须施加反向磁场，？称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的 能力，线段RD称为退磁曲线。图1还表明，当磁场按？"？汁0t ?"？汁-？?？0 t ？?？ ？?？次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线 SRDS ' R'这变合曲线称为磁滞回线。所 以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁芯） ，将沿磁滞回线反复 被磁化t去磁t反向磁化t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
4、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图1铁磁质起始磁化" 曲线和磁滞回线02同一铁磁材料的*簇磁滞回线卩当初始态为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，如图2所示，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?卩=?因B与H非线性，故铁磁材料的卩不是常数而是随H而变化（如图3所示）。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛円4人罔钝悚可以说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，其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽
5、力、剩磁和 磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材 料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。2、测绘磁滞回线原理观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。（TH/KH-MHC型磁滞实验仪器板）待测样品为EI型矽钢片,N为励磁绕组，n为用来测量磁感应强度B而设置的绕组。？为励磁电流取样电阻，设通过N的交流励磁电流为i，根据安培环路定律，样品的磁化场强N1iL为样品的平均磁路.U1i 一RiH(1)式中的N、L、?均为已知常数，所以由?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n和?电路给 定的，根据法拉第电磁感应定律， 由于样品
6、中的磁通$的变化， 在测量线圈中 产生的感生电动势的大小为d n dt2dt1nS2dt1nBS式中S为样品的截面积。如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为式中？为感生电流，UB为积分电容C两端电压 设在 t时间内，？向电容? 的充电电量为q，贝yUb£2i 2R2如果选取足够大的？和?，使？>> Q/ ?，则i2 R2i2dQdUBC2dtdt£2GR2晋由(2 )、(3 )两式可得(4)B=為?上式中C、?、n和S均为已知常数。所以由 ？可确定B综上所述，将图5中的？和？分别加到示波器的“ X输入”和“ 丫输入” 便可观察样品的 B- H曲线；如将？和？
7、加到测试仪的信号输入端可测定样 品的饱和磁感应强度 ？加剩磁?矫顽力？、磁滞损耗 BH以及磁导率 卩等参数三、实验仪器:TH-MHC 型智能磁滞回线测试仪、示波器四、实验内容和步骤:1、 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 = 2.5 Q, “U选择”置于 0位。？和？药即?和?）分别接示波器的“ X输入”和“ 丫输入”，插孔丄为公共端。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：开
8、启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令2.2V，并分别调节示波器 x和y轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若图形顶部出现编织状的小环，如图7所示，这时可降低励磁电压U图6退磁示意图图7 Ub和B的相位差等因素引起的畸变予以消除）。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 个套 个的 簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便 可观察到该曲线的轨迹。5、观察、比较样品1和样品2的磁化性能。6、测绘卩H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明，接通实验仪和测试仪之间的连线。开启电源，
9、对样品进行退磁后，依次测定U 0.5 , 1.0 3.0V时的十组？和？2?值作卩H曲线。7、令U 3.0V , R1 2.5 Q测定样品1的？勿？勿？,BH,等参数。8、取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制 B- H曲线，并估 算曲线所围面积。五、实验数据与处理1、基本磁化曲线及口 - HL=60mmN=50':曲线Tn=150TS=80 ？ ?？ = 10.0 KQ ?？=20 F?？=2.5 QU(V)?？(H)/V?(B)/V4H/ 10 A ?yB/102TB HH)/( m)0.50.3000.1000.00100.000170.17001.00.5000.2480.
10、00170.000410.24121.20.6500.3360.00220.000560.25451.50.9000.4200.00300.000700.23331.81.1800.5000.00390.000830.21282.01.3800.5400.00460.000900.19572.21.5600.5680.00520.000950.18272.51.8000.6160.00600.001030.17172.82.0800.6400.00690.001070.15513.02.2200.6600.00740.001100.1365数据的处理结果如下：其中卩-H图对数据进行了拟合处理。
11、B-HH/10MA ?0( - 1)2、磁滞回线(U=1.8V? = 2.5 Q)序号H/ 104 A ?1b/102t序号H/ 104 A ?2?1b/102t10.00390.0008390.00220.000532-0.0039-0.0008310-0.0022-0.00053300.0004311-0.00100.0001240-0.00043120.0010-0.0001250.00130130.00100.000576-0.0013014-0.0010-0.0005770.00170.00033150.00230.000708-0.0017-0.0003316-0.0023-0.0
12、00700.001-0.005-0.004-0.003-0.002-0.001-0.0004*B0.00080.00060.00040.000200.0020.0030.004-0.00020.001 jT0.005-0.0006-0.0008-0.001磁滞回线六、误差分析：1、实验是肉眼对示波器进行读数，可能会造成一定的偏差2、在进行磁滞回线的图形绘制时，可以尽量多取一些数据点，可以使图形画 得更加的精确。并且，取点时应该注意在每一个象限内都要取点，以保证图 像的准确性。七、思考题：1、如果不退磁，我们做实验会有什么后果？ 答：不退磁将无法消除剩磁，无法得到准确的曲线。2、 示波器显示的磁滞回线是真实的H-B曲线吗？如果不是，为什么可以用 它来描绘磁滞回线？答：不是。示波器所显示的图形是 ?和？之间的关系，但是?和H是线性相 关，?和B也是线性相关。所以示波器显示的图案可以间接的表现出 H-B之 间的关系。八、附上原始数据：