大学物理实验教案
实验名称：磁性材料磁滞回线测定
1 实验目的
1)了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法；
2)了解磁性材料的基本磁化特性；
3)掌握磁化曲线和磁滞回线的测量方法；
4)进一步熟悉数字示波器的使用。

2 实验仪器
DM-1型磁滞回线测试仪 数字示波器 微型计算机
3 实验原理
磁性材料在工程、电力、信息、交通等领域有着广泛的应用，测定磁滞回线是电磁学中的一个重要内容，是研究和应用磁性材料最有效的方法之一。

铁磁物质具有保持原先磁化状态的性质，铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。

这是铁磁物质的一个重要特征。

铁磁材料被磁化后，磁场强度H 减小时，磁感应强度B 的不沿原曲线变化，当磁场强度H 减少到零时，磁感应强度B 仍保留一定的数值，这称之为剩磁r B 。

继续减小磁场强度H ，当H 达到某一负值时，磁感应强度B 变为零，此时的磁场强度H 称为矫顽力C H 。

在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示。

当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线（如图38-1所示），它表示铁磁材料的一个基本特征。

它的形状、大小，均有一定的实用意义。

比如材料的磁滞损耗就与回线面积成正比磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一个磁化循环过程中所消耗的能量，叫做磁滞损耗。

当从初始状态H =0、B =0开始改变磁场强度H ，在磁场强度H 从小到大的单调增加过程中，不同磁化电流所对应的磁滞回线正顶点的连线叫基本磁化曲线。

退磁方法，从理论上分析，要消除剩磁r B ，只要通一反向电流，使外加磁场刚好等于铁磁材料的矫顽力C H 就可以了，但是通常不知道矫顽力C H 的大小，所以无法确定所通反向电流的大小。

我们可以从磁滞回线中得到启示，如果是铁磁材料磁化达到饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，一直减小到零，这样就可以达到退磁的目的。

图 38 –1磁滞回线
利用示波器测动态磁滞回线的原理电路如图38-2所示。

将样品制成闭合的环形，其上均匀地绕以磁化线圈1N 及副线圈2N 。

交流电压1u 加在磁化线圈上，线路中串联了一取样电阻1R 。

将1R 两端地电压1u 加到示波器的X 输入端上。

副线圈2N 与电阻2R
图38-2 磁滞回线测定实验方法示意图
和电容C 串联成一回路。

电容C 两端的电压C u 加到示波器的Y 输入端上。

4 教学内容
1．简要讲解实验原理（磁滞现象，磁滞回线及基本磁化曲线的定义）。

2．介绍有关仪器及其使用方法（DM-1型磁滞回线测试仪），在讲解仪器时结合提问题检查学生的预习情况。

3．讲解实验操作要领及操作难点。

①按讲义图38－4接线并按实验步骤测量数据。

②复习数字示波器的使用。

③讲解如何利用示波器软件打印磁滞回线图。

④讲解如何测量顶点坐标。

⑤记录待测样品的参数。

4．检查学生实验状况及测量结果，并给出相应的评定结果。

5．根据评分标准批改实验报告并给出成绩。

5 实验教学组织及教学要求
1． 教学组织
1） 检查学生的预习实验报告，同时给学生5-10分钟时间熟悉仪器，对本实验有
一定的感性认识。

2） 讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生
对实验原理的理解。

3） 随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决学生实验中出现的突发情况。

4） 检查每个学生的实验数据，记录实验情况。

2． 教学要求
1） 了解磁滞现象以及从磁滞回线图形上可以得出材料那些性质。

2） 掌握本次实验利用什么方法测定磁滞回线，如何测量B 和H 的大小。

3） 了解基本磁化曲线的测定方法。

4） 掌握如何测量并计算剩磁和矫顽力。

6 实验教学重点及难点
1）重点：磁滞回线和基本磁化曲线的测定。

2）难点：打印磁滞回线，测定基本磁化曲线。

7 实验中容易出现的问题
1）不理解实验中观察到的图形和讲义上的磁滞回线图是不一样的。

2）示波器探头的衰减系数没有设定为1。

3）不清楚如何测定剩磁和矫顽力。

8 实验参考数据
样品参数：内径38mm 外径52m h=13mm 初级线圈86 次级线圈86 R2=180k
9 实验结果检查方法
检查打印出来的“磁滞回线”图，并检查基本磁化曲线的数据是否正确（主要检查是否会因为探头衰减系数没有设定为1造成数据过大）。

10 课堂实验预习检查题目
1）检查是否有按照预习报告纸上的要求撰写完整的预习报告，包括实验目的、实验所需器材、实验涉及的物理量及主要计算公式、实验内容、简要步骤及注意事项、数据表格等）重点检查数据表格是否正确，是否包含要测量的所有物理量；
2）磁滞现象和磁滞回线，以及从磁滞回线图的形状可以看出材料的那些特性。

3）实验注意事项；如：实验前要先将信号源输出幅度调节旋钮逆时针到底，使输出信号为最小等。

11 思考题
1)为什么测量前要退磁？
2)为什么磁化电流要单调增加或单调减小而不能时增时减？
3)磁滞回线包围的面积的大小有何物理意义？
4)测定铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线有什么意义？。