石家庄铁道大学物理实验中心
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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
一、实验目的：
1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。

2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。

3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs 、剩磁Br 和矫顽力Hc 的数值。

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
评 分
此实验项目教材没有相应内容，请做实验前仔细阅读本实验报告！并携带计算器，否则实验无法按时完成！
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。

3、基本磁化曲线
对于同一铁磁材料，设开始时呈去磁状态，依次选取磁化电流I
1
、
I 2、….I
n
，则相应的磁场强度为H
1
、H
2
、….H
3
，在每一磁化电流下反复交换
电流方向（称为磁锻炼），即在每一个选定的磁场值下，使其方向反复发生
几次变化（如H
1→- H
1
→H
1
→- H
1
….），这样操作的结果，是在每一个电流
下都将得到一条磁滞回线，最后，可得一组逐渐增大的磁滞回线。

我们把原
点O和各个磁滞回线的顶点a
1、a
2
、….所连成的曲线称为铁磁材料的基本磁
化曲线，如图3所示。

图3基本磁化曲线
（二）利用示波器观测铁磁材料动态磁滞回线测量原理
1、示波器显示B—H曲线原理线路
由上述磁滞现象可知，要观测磁介质磁滞现象及相应的物理量，需要根据磁化过程测定材料内部的磁场强度和磁感应强度。

因此，测量装置必须具备三个功能：
①提供使样品磁化的可调强度的磁场（磁化场）
②可跟踪测量与磁化场有一一对应关系的样品的磁感应强度
③可定量显示样品的磁化过程
B=-1N 2
S ∫εdt
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R 2与电容C ，电阻R 2与电容C 构成一个积分电路，此时ε=iR 2+U c (i 为感生电流，U c 为积分电容两端电压)，适当选择R 2与电容C ，使R 2?1
ωC
则电容两端的
电压Uc 为：
Uc=Q C =N2S
CR
2
B (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U 1，Y 偏转板接U c ，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。

即：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U X 、Y 偏转板U Y 可准确测量，且R 1、R 2、C 都为已知的标准元件的情况下，设
S x 为示波器X 轴的电压灵敏度,X 为水平方向的位移格数；S Y 为示波器Y 轴的电压灵敏度，Y 为垂直方向的位移格数；则：
U X =S x X ； U Y =S Y Y (3) 将（3）代入（1）、（2）得：
H= (4) B= (5) 四、实验内容
(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）
2）分别观测频率为、、、，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：。

(三)测量样品1、2的矫顽力、饱和磁感应强度B S、饱和磁场强度H S 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R
1、R
2
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
计算 H S = ；B S = ；H C =
2、样品1磁滞回线图形
表2 ( 参数如上；信号源频率取100Hz ； R 1= R 2= S x = S y = )
计算H S = ；B S = ；H C=
4、样品2磁滞回线图形
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
样品1基本磁化曲线
⑥磁化曲线
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B S、饱和磁场强度H S、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。