取用户名就要有内涵
一、 实验目的：
1、
通过实验研究磁性材料的性质，按回线形状初步区分硬磁性材料和软磁性材料。 2、
掌握用示波器观察磁滞回线及其基本磁化曲线的绘制方法，从而能从理论到实际应用上加深对磁性材料的认识。
二、 实验内容：
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R 1=4.0？，“∩选择”开关K 1置于0.5V 。U H 和U B （即U 1和U 2）分别接示波器的：“X 输入”和“Y 输入”，插孔“⊥”为公共端。
2、样品退磁：开启实验仪电源，对试样1进行退磁，即顺时针方向转动：电压选择“旋钮K1，令U 从0.5V 增至5V ，然后逆时针方向转动旋动旋钮，将U 从最大值降为0.5V ，其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B=U=O。 3、观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U=4.0V，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，这时可降低励磁电压U 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=0.5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族磁滞回线。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，便可观察到曲线的轨迹。
5、观察，，比较样品1和样品2饿磁化性能。
6、测绘μ-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，对样品进行退磁，依次测定U=0.5、1.0?5.0V+组H M 和B M 的值，作μ-H 曲线。
7、令U=4.5V，R 1=4.0？测定样品1的B M ，Br ，H M ，H C 和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（如何取数？取多少组数据？自行考虑），并估算曲线所围面积。
三、 实验装置：
1、长余辉示波器 1台 2、QS-M 磁滞回线实验组合仪 1套
四、实验原理图：
图5 实验线路
五、实验记录：
表一 基本磁化曲线与μ-H 曲线
六、实验结果分析：
1、经过认真观察样品的磁滞回线的形状如何区别硬磁材料和软磁材料。 2、根据所测量的B 、H, 绘制出：磁导率与H 的关系曲线，磁化曲线
磁滞回线-实验讲义
用微机型磁滞回线测试仪研究铁磁材料的
磁滞回线和基本磁化曲线
磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存贮用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力H C 的大小不同。硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力大（达120~2?104A /m 以上），因而磁化后，其磁感应强度可长久保持，适宜做永久磁铁。软磁材料的磁滞回线窄，矫顽磁力H C 一般小于120A /m ，但其磁导率和饱和磁感强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性，也是设计电磁机构作仪表的重要依据之一。
【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的动态磁化特性。
2．测定样品的基本磁化曲线，作μ~H 曲线。
3．测定样品的H C 、B r 、B m （H m ?B m ）等参数。
4．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
【实验原理】
铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、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，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，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1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 =0，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H S 时，B 到达饱和值B S ，oabs 称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H S 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OS 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B r 。
当磁场反向从0逐渐变至-H D 时，磁感应强度B 消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D 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H S →0→-H C →-H S →0→H C →H S 次序变化，相应的磁感应强度B 则沿闭合曲线SRC S 'R 'C 'S 变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），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，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
应该说明，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μ=B ，因B 与H 非线性，故铁H
磁材料的μ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的主要原因之一。
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，非常适合于用来制造永磁体。观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图5所示。
N 为励磁绕组，待测样品为EI 型矽钢片，R 1n 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： Ni L 为样品的平均磁路 L
U
i =1 R （1） （1）式中的N 、L 、R 1均为已知常数，所以可以根据1来确定H 的数值。
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R 2C 电路给定的，根据法 H =
ε2=n
d ?dt 拉第电磁感应定律，由于样品中的磁通?的变化，在测量线圈中产生的感生电动势的大小为：
1?ε2dt n
?1?ε2dt （2） B ==S nS
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：
ε2=i 2?R 2+U 2
式中i 2为感生电流，U 2为积分电容C 两端电压设在?t 时间内，i 2向电容C 的充电电
Q Q ∴ ε2=i 2R 2+ C 2C
Q 如果选取足够大的R 2和C ，使i 2R 2>>，则：ε2=i 2?R 2 C
dU 2dQ dU 2∵i 2= （3） =C ? ∴ε2=C ?R 2?dt dt dt 量为Q ，则： U 2=
由（2）、（3）两式可得：
（4） 上式中C , R 2, n 和S 均为已知常数。所以可以根据U 2来确定B 。
综上所述，将图5中的U 1和U 2分别加到FB 310C 微机型磁滞回线实验仪的信号输入端“U H (X ) ”和“U B (Y ) ”, FB 310C 实验仪的USB 接口与PC 机的USB 接口连接, 可观察样品的B -H 曲线；可测定样品的饱和磁感应强度B S 、剩磁B r 、矫顽力H D 、磁滞损耗（BH ）以及磁导率μ等参数。
【实验仪器】
FB310A 型磁滞回线实验仪、FB310C 微机型磁滞回线组合实验仪、计算机（自备）、 实验专用配套软件（光盘1张）、示波器（自备、几组共用）
【实验内容】
一. 用FB 310A 磁滞回线实验仪、示波器观察磁滞回线和磁化曲线：
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R 1=2. 5Ω，“U 选择”置于0位。U H 和U 2（即U 1和U 2）分别接示波器的“X 输入”和“Y 输入”，插孔上为公共端。
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：
开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U =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 予以消除）。注意：在观察时，变压器次级的接地，必须与公共端“⊥”可靠地连接。
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。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．令U =3. 0V , R 1=2. 5Ω测定样品1的B m , B r H C 和[BH ]等参数。
7．取步骤7中的H 和其相应的B 值，用坐标纸绘制B ~H 曲线。（如何取数? 取多少组数据? 自行考虑），并估算曲线所围面积。
二．用FB310C 微机型磁滞回线组合实验仪研究铁磁材料的特性参数：
1. 在计算机上安装相关专用软件。
2. 把FB310C 微机型磁滞回线组合实验仪与计算器连接。
3. 在计算机控制下，进行数据采集，在屏幕上画出磁滞回线和磁化曲线。
4. 存储实验结果并对实验结果进行分析研究。
磁滞回线实验
磁滞回线实验测试题
完成时限 1.5小时 、测试时间
题序 12 34 5总分
分值 30 2010 10 30 100
得分
说明:(1)学生在规定时间内独立完成测试内容，请按测试题要求完成测试报告。
(2)实验过程出现因仪器或实验元件引起的故障，请向老师提出。若情况属实，予
以更换并酌情补充一定的时间。
1(对样品1连检导线，并安装测试仪.
2(调节示波器.
3(读出剩磁.
4(判断是硬磁材料还是软磁材料.
5(测出矫顽力.
………………………………………………………………………装订线……………………………………………………………………………………
专业班级 学号 姓名
磁滞回线实验测试报告
专业班级 学号 姓名
………………………………………………………………………装订线……………………………………………………………………………………
电磁滞回线实验
铁电薄膜的铁电性能测量
实验目的
一、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方法。
二、了解铁电薄膜电滞回线的形状及其产生原因。
实验内容、方法
主要通过计算机操作，调整测试铁电薄膜电滞回线极化电压等各参数，绘制电滞回线，并从回线上得出剩余极化强度强度Pr，自发极化强度Ps，以及矫顽电场Ec等参数。
实验原理
一、铁电体的特点
1．电滞回线
某些晶体在一定温度范围内具有自发极化，且自发极化的方向随外电场方向的反向而反向。晶体的这种性质称为铁电性，具有铁电性的晶体成为铁电体，铁电体的重要特性之一是具有电滞回线。电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要依据，并且通过电滞回线的测量，可以测定铁电体的剩余极化强度Pr，自发极化强度Ps，以及矫顽场Ec等参数。
电滞回线表明铁电体的极化强度P与外加电场E之间呈非线性关系，并且自发极化可随外电场方向反向而反向，回线所包围的面积就是极化强度反转两次所需要的能量。
电滞回线的产生是由于铁电晶体中存在铁电畴。铁电体的自发极化强度并非整个晶体为同一方向，而是包括各个不同方向的自发极化区域。晶体由许多晶胞组成的。具有相同自发极化方向的小区域叫做铁电畴。铁电体未加电场时，由于自发极化取向的任意性和热运动的影响，宏观上不呈现极化现象。当加上外电场时，沿电场方向的电畴由于新畴核的形成和畴壁的运动，畴体积迅速扩大，而逆电场方向的电畴体积则减小或消失，即逆电场方向的电畴转化为顺电场方向。
铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下新畴成核生长，畴壁移动，导致极化转向。在电场很弱时，极化线性地依赖于电场，参见图(1) ,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。当电场达到相应于B点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC)段。如果趋于饱和后电场减小，极化将沿 CBD段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD表示的极化称为剩余极化Pr（Polarization Remanent）。将线段CB外推到与极化轴相交于E，则线段OE 为饱和自发极化Ps（Polarization Saturated）。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线DFG所示，OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场 Ec（Elctric-field Coercive）。电场在正负饱和度之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。
图1 铁电体的电滞回线图2 电滞回线的显示
铁电体中除了由于自发极化转向过程所产生的极化以外，还存在着线性感应极化；此外，铁电体的电导常常也很大。如果样品两端加上正弦交变电压：U?Umsin?
t，则样品两端的电荷将由以下三个部分组成：（1）自发极化转向过程所提供的电荷。（2）感应极化过程所提供的电荷。（3）漏电导等损耗所提供的电荷。
研究电滞回线的目的，主要在于考察与自发极化转向过程有关的各种现象。
实验上所得到的回线形状与下列几个因素有关：如样品的尺寸、温度、湿度，晶体的质地，样品原先的热和电
的经历，以及交变电场的频率等。实际的晶体不是非常完美的，因此很难得到比较理想的矩形回线，即使是比较好的晶体，其电滞回线的拐角处也总是被稍微变圆。对于大多数铁电陶瓷来说，因自发极化反转比较缓慢，因而具有圆弧形的电滞回线。
回线围成区域的面积正比于损耗能量，这部分能量在样品内被转化为热量，为此，电滞回线的观测通常是在低频下进行的，如50Hz或者更低。
在一定的外加电场下，电滞回线会呈现饱和，这是铁电晶体的一个显著特点。而且，也只有饱和的电滞回线才是铁电性的一个真正可靠的判据。
电滞回线可以用图2的装置显示出来（这就是著名的Sawyer-Tower电路），以铁电晶体作介质的电容Cx上的电压V是加在示波器的水平电极板上，与Cx串联一个恒定电容Cy(即普通电容)，Cy上的电压Vy加在示波器的垂直电极板上，很容易证明Vy与铁电体的极化强度P成正比，因而示波器显示的图像，纵坐标反映P的变化，而横坐标Vx与加在铁电体上外电场强成正比，因而就可直接观测到P-E的电滞回线。
下面证明Vy和P的正比关系，因
1
Vy?CyCx(1) ??VxCy
?Cx
式中?为图中电源V的角频率?0S
d Cx??
?为铁电体的介电常数,?0为真空的介电常数,S
式得： 为平板电容Cx的面积，d为平行平板间距离，代入（1）
Vy?Cx??SVx??0SVx?0?E (2) CYCydCy
根据电磁学
P??0(??1)E??0?E??0?E (3)
对于铁电体???1，因此有后一近似等式，代入（2）式，
Vy?SP (4) Cy
因S与Cy都是常数，故Vy与P成正比。
2.居里点Tc
当温度高于某一临界温度Tc时,晶体的铁电性消失。这一温度称为铁电体的居里点。由于铁电体的消失或出现总是伴随着晶格结构的转变，所以是个相变过程，已发现铁电体存在两种相变：一级相变伴随着潜热的产生，二级相变呈现比热的突变，而无潜热发生。铁电相变中自发极化总是和电致形变联系在一起，所以铁电相的晶格结构的对称性要比非铁电相要低。如果晶体具有两个或多个铁电相时，最高的一个相变温度称为居里点，其它则称为转变温度。
3.居里-外斯定律
由于极化的非线性，铁电体的介电常数不是常数，而是依赖于外加电场的，一般以OA曲线（图1）在原点的斜率代表介电常数，即在测量介电常数时，所加外电场很小，铁电体在转变温度附近时，介电常数具有很大的数值，数量级达104-105。当温度高于居里点时，介电常数随温度变化的关系
??C???（5） T?T0C
二实验仪器：RT66A铁电性能综合测试仪。
1测量电路
目前，测量电滞回线的方法较多。其中测试方法简单、应用最广泛的是Sawyer-Tower电路[2]，如图3所示，其中虚框部分为铁电薄膜样品的等效电路，Cxi为线性感应等效电容，Rx为铁电薄膜样品的漏电导及损耗等效电阻，Cxs为与自发极化反转对应的非线性等效电容。
在理想情况下，若只考虑Cxs的作用（认为Cxi与Rx开路），很容易证明Uy与铁电薄膜样品的极化强度P成正比[2]。但一般情况下，铁电薄膜样品同时具有漏电导和线性感应电容，如果要获得铁电薄膜样品的本征电滞回线，必须在测量过程中对样品的漏电导和线性感应电容进行合适的补偿，但这在实际测量中是较难处理的。另外，此电路中外接积分电容Co的选取和精度会影响测试的精确度，当然给铁电薄膜样品提供的信号源U的频率对测试结果也有很大的影响，这样就较难对测试结果进行标定和校准。
图3 Sawyer-Tower电路图4 电滞回线电路（虚框中为铁电薄膜样品等效电路）
我们选用如图4所示的测量电路，此电路由信号源U、被测样品、电流放大器和积分器组成。信号源U提供给被测样品的电流经电流放大器放大再经积分器积分后得到Uy进入测量系统。即使被测样品端加的电压U为零，积分器上仍然维持电压，被测样品端是虚地的，因此该测试电路可称为虚地模式。
2
实验内容
a 测量铁电薄膜样品的电滞回线，画出电滞回线及得到铁电薄膜材料的饱和极化±Ps、剩余极化±Pr、矫顽场±Ec等参数。
思考与问答题
1．如何从电滞回线得出饱和极化强度，矫顽场参数？
2．铁电材料电滞回线形状与哪些因数相关？
3．试思考具有何种特性的电滞回线材料有可能应用于电存储器件？
思考与回答：1:由图可得极化强度Ps，矫顽场参数Ec
2: 实验上所得到的回线形状与下列几个因素有关：如样品的尺寸、温度、湿度，晶体的质地，样品原
先的热和电的经历，以及交变电场的频率等。实际的晶体不是非常完美的，因此很难得到比较理想的矩形回线，即使是比较好的晶体，其电滞回线的拐角处也总是被稍微变圆。对于大多数铁电陶瓷来说，因自发极化反转比较缓慢，因而具有圆弧形的电滞回线。
3：较低的矫顽场的电磁滞回线材料适合
4通过本次实验认识到了铁电薄膜的铁电性能，以及如何测量铁电薄膜的铁电性能，并对仪器的操作有了一定的熟悉，并通过实验资料的收集和实验报告的撰写拓展了课外知识，对铁电性有了一定的了解，有了很大的收获，我认为本学期开设的实验都有很大的专业性，都对课本知识进行了深入的拓展，是我们对课本的知识也有了更深入的了解，并开拓了我们的视野，提升了我们的技能，我建议实验的选择设计更加系统，并在做实验时将实验与实际生产应用联系起来，拓宽我们的视野
磁滞回线实验仪
MingDa
Teaching Apparatuses
明 达 科 教
物理电磁学实验
CZY─1 型
磁滞回线实验仪
（实验指导书、使用说明书）
合肥明达科教电子仪器厂
地址：合肥市临泉东路龙岗开发区何坝院 邮编：231633 电话（传真）：0551-4321386 传真：0551-4321633 手机：13956997342 网址：WWW.hfmd.net E-Mail:hfmd@hfmd.net 联系人：刘恩德
Y
X
用示波法测量铁磁材料的 动态磁滞回线和基本磁化曲线
磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储的磁盘等都采用磁性材料。磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。通过实验不仅能掌握用示波器观察磁滞回线，以及基本磁化曲线的基本测量方法，而且能从理论和实际应用上加深对铁磁材料的认识。
铁磁材料分为硬磁和软磁两大类，其根本区别在于矫顽磁力Hc的大小不同。硬磁材料的磁滞回线宽，剩磁和矫顽力大（达120～20000A/m以上），因而磁化后，其磁性可长久保持，适宜做永久磁铁。软磁材料的磁滞回线窄，矫顽力Hc一般小于120A/m，但其磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料的重要特性，是设计电磁机构和仪表的重要依据之一。
磁学量的测量一般比较困难，通常利用一定物理规律，将磁学量转换为易于测量的电学量。这种转换测量法是物理实验中常用的基本测量方法。
一、实验目的
1、认识铁磁物质的磁化规律，比较三种典型的铁磁物质的动态磁化特性 2、测定样品的基本磁化曲线，并在坐标纸上作出μ-H曲线。 3、测定样品的HC、Br、BS等参数
4、学会用示波器测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
二、实验原理
1、磁化曲线
如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强，此时铁磁物质中的磁感应强度比没放入铁磁物质时电流产生的磁感应强度增大百倍，甚至在千倍以上。铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B有如下的关系：
B=μH
对于铁磁物质而言，磁导率μ并非常数，而是随H的变化而变化的物理量，即μ=f(H)，为非线性函数。所以B与H也是非线性关系，如图（1）所示：
铁磁材料的磁化过程为：其未被磁化时的状态称为去磁状态，这时若在铁磁材料上加一由小到大变化的磁化场，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。但当H增加到一定值（Hs）后，B几乎不再随着H的增加而增加，说明磁化达到饱和，如图（1）中的OS段曲线所示。从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线。 2、磁滞回线
当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁场减小，则铁磁材料内部的B和H也随之减小。但其减小的过程并不是沿着磁化时的OS段退回。显然，当磁化场撤消，H=0时，磁感应强度仍然保持一定数值B=Br，称为剩磁（剩余磁感应强度）。
若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度B减小到0，必须加上一个反向磁场并逐步增大。当铁磁材料内部反向磁场强度增加到H=HC时（图2上的C点），磁感应强度B才为0，达到退磁。图（2）中的bc段曲线为退磁曲线，HC为矫顽力。如图（2）所示，H按O→HS→O→-HS→-HC→O→HC→HS的顺序变化时，B相应沿O→BS→Br→O→-BS→-Br→O→BS的顺序变化。图中
的Oa段曲线称起始磁化曲线，所形成的封闭曲线abcdefa称为磁滞回线。 由图（2）可知：
（1） 当H=0时，B≠0，这说明铁磁材料还残留一定值的磁感应强度Br，通 常称Br为铁磁物质的剩余感应强度（剩磁）。
（2） 若要使铁磁物质完全退磁，即B=0必须加一个反向磁场HC。这个反向磁场强度HC称为该铁磁材料的矫顽力。
（3） 图中bc曲线段称为退磁曲线。
（4） B的变化始终落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。
（5） H的上升与下降到同一数值时，铁磁材料内部的B值并不相同，即磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关。
（6） 当从初始状态H=0，B=0开始周期性地改变磁场强度的幅值时，在磁场由弱到强单调增加过程中，可以得到面积由大到小的一簇磁滞回线，如图（3）所示。其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线。
（7）由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先须将铁磁材料预先退磁，以保证外加磁场H=0时，B=0；其次，磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减少，不能时增时减。在理论上，要消除剩磁Br，只需改变磁化电流方向，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽力即可。实际上，矫顽力的大小通常并不知道，因而无法确定退磁电流的大小。我们从磁滞回线得到启示，如果使铁磁材料磁化达到磁饱和，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，直至为零。则该材料的磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线，如图（4）所示
实验表明，经过多次反复磁化后，B—H的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线”。通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质。这种反复磁化的过程称为“磁锻炼”。本实验采用50赫兹的交变电流，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。
我们把图（3）中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,a2,a3 an所连成的曲线，
称为铁磁材料的基本磁化曲线。不同的铁磁材料其基本磁化曲线是不同的。为了使样品的磁特性可以重复出现，也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态（H=0，B=0）开始，在测量前必须进行退磁，以消除样品中的剩余磁性。
磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、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，可用来制造永久磁体。
3、示波器显示B—H曲线的原理和线路
示波器测量B—H曲线的实验线路如图（5）所示。
图（5）
本实验研究的铁磁物质为环型和EI型矽钢片，N为励磁绕组，n为用来测量磁感应强度B而设臵的绕组。R1为励磁电流取样电阻，设通过N的交流励磁电流为i1，根据安培环路定律，样品的磁化场强为：
图（6）
NiH=L为样品的平均磁路长度（如图6）
L
U
因为：i1=1，所以：
R1
NNi
?U1 （1） H=1=
LLR1
（1）式中的N、L、R1均为已知常数，所以由U1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R2C2电路给定的，
根据法拉第电磁感应定律，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：
d? ε2=ndt1
?=?ε2dt
n?1
B==ε2dt （2）
SnS?
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
ε2=i2R2+U2
式中i2为感生电流，U2为积分电容C2两端电压，设在?t时间内，i2向电容C2的充电电量为Q，则：
Q U2=C2
所以，
Q
ε2=i2R2+
C2
Q
如果选取足够大的R2和C2,使i2R2??则：
C2
ε2=i2R2
因为
dU2dQ
i2==C2
dtdt
所以
dU2
ε2=C2R2 （3）
dt
由（2）、（3）两式可得：
CR
B=22U2 （4）
nS
上式中C2、R2、n和S均已知常数。所以由U2可确定B。
综上所述，将图（4）中的U1（UH）和U2（UB）分别加到示波器的“X输入”和“Y输入”便可观察样品的动态磁滞回；接上数字电压表则可以直接测出U（1UH）和U2（UB）的值，即可绘制出B—H曲线，通过计算可测定样品的饱和磁感应强度BS、剩磁Br、矫顽力HC、磁滞损耗（BH）以及磁导率μ等参数。
三、实验内容
1、 电路连接：选择样品2，按实验仪上所给的电路接线图连接好线路。开启仪器电源开关，调节励磁电压U=0，UH和UB分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，插孔“⊥”为接地公共端。
2、 样品退磁：开启仪器电源开关，对样品进行退磁，顺时针方向转动电压U的调节旋钮,观察数字电压表可看到U从0逐渐增加增至最大，然后逆时针方向转动电压U的调节旋钮,将U逐渐从最大值调为0，这样做目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B=H=0，如图（7）所示，
3、观察样品在50HZ交流信号下的磁滞回线：开启示波器电源，断开时基扫描，调节示波器上“X”、“Y”位移旋钮,使光点位于坐标网格中心，调节励磁电压U和示波器的X和Y轴灵敏度，使显示屏上出现大小合适、美观的磁滞回线图形（若图形顶部出现编织状的小环，如图（8）所示，这时可降低U予以消除）。
4、观察基本磁化曲线，按步骤2对样品2进行退磁，从U=0开始，逐渐提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一蔟磁滞回线。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、测绘基本磁化曲线，并据此描绘μ-H曲线：接通实验仪的电源，对样品进行退磁后，依次测定 U = 0，0.2，0.4，0.6..3.0V时的若干组H和B值，作B-H曲线和μ-H曲线。 6、令U = 3.00V，观测动态磁滞回线：从已标定好的示波器上读取UX(UH)、UY(UB)值（峰值），计算相应的H和B，逐点描绘而成。再由磁滞回线测定样品2的BS，
Br和HC等参数。
7、同法观察、样品1和样品3的磁化性能。
四、实验数据记录
（1）作B—H基本磁化曲线与μ-H曲线
选择不同的U值，分别记录UX 、UY并填入记录表一。因为本实验仪的输出
UY = UB，UX = UH，可先作出UY—UX曲线如图（9）。 据公式：
CR
B=22U2(其中U2=UB)
nSNNi1
H==U1(其中U1=UH)
LLR1
可分别计算出B和H，作出B—H基本磁化曲线与μ-H曲线。
Uy-Ux 图线
150
Uy(mV
)
100
500
图（9）
（2）动态磁滞回线的描绘
在示波器荧光屏上调出美观的磁滞回线，测出磁滞回线不同点所对应的格数，然后将数据填入下表：
在坐标纸上绘出动态磁滞回线（如下图）
0.020.060.10.140.180.220.260.310.4
Ux(V)
2.521.510.50-0.5-1-1.5-2-2.5
Y(格数)
X(格数)
从上图中可知：
Y最大值即U2（峰值），据此计算出磁性材料的饱和磁感应强度BS
X=0时，据Y方向上的格数计算出对应的剩磁Br
Y=0时，据X方向上的格数计算出U1（峰值）计算出矫顽力HC
①BS的计算： 由公式（4）得
CR2
BS=22U2=KU2=K?Y轴格数?灵敏度?2nS
②Br的计算：
C2R22
U2(此时U1=0)=KU2=K?Y轴格数?灵敏度?2nS
③HC的计算：
Br=
由公式（1）得：
NNi2
?U1(此时U2=0)=K'?U1=K'?X轴格数?灵敏度? HC=1=
LLR12
CZY-1 磁滞回线实验仪
使用说明
一、 仪器特点
本实验仪是由自搭式电子线路、测试样品和电压数字显示三部分组成。也可借助示波器来观察、描绘铁磁材料的基本磁化曲线和动态磁滞回线，并由实验图线测量饱和磁感应强度BS、剩磁Br、矫顽力HC等参数。通过仪器配臵的数字电压表，可以迅速准确的获得磁场强度H、磁感应强度B的数值，便于描绘出动态磁化曲线。
二、主要技术参数
1、实验仪工作温度：±50℃， 工作湿度：≤85%PH
2、数字电压表准确度：0.2%（±1个字），输入阻抗：≥1000MΩ
3、仪器电源稳定度： ±0.2%
4、铁磁材料参数：
样品1：N=100匝，n=300匝，L=60mm，S=80mm2
样品2：N=50匝，n=150匝，L=80mm，S=110mm2
样品3：N=100匝，n=300匝，L=60mm，S=80mm2
5、电阻、电容值：（电阻误差为±0.5%）
R1=3.5Ω, R2=10KΩ, C=20μF
三、使用操作
1、按图连接好线，将Ux、UY分别接至示波器的X、Y输入端。
2、打开电源开关，可以看到仪器上三只数字电压表显示出电压。若没有显示则检查交流电源是否接通及电源保险丝是否熔断。
3、按要求对所测样品进行退磁操作。
4、按实验内容观察动态磁滞回线，并作B—H基本磁化曲线与μ-H曲线。
5、通过示波器观察动态磁滞回线，并在坐标纸上绘制出动态磁滞回线。
四、注意事项
1、实验前仪器需通电预热3-5分钟。
2、连接插线时不可将电源U短接，会导致电源烧毁。
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