实验C磁化曲线和磁滞回线测量磁性材料应用广泛，扬声器永久磁铁、变压器铁芯、计算机磁盘等都采用磁性材料铁磁材料分为硬磁和软磁两大类硬磁材料的剩磁和矫顽力大（102〜2x104A/m）,可做永久磁铁软磁材料的剩磁和矫顽力小（102A/m以下），容易磁化和去磁，广泛用于电机和仪表制造业磁化曲线和磁滞回线是磁材料的重要特性，是变压器等设备设计的重要依据磁滞回线测量可分静态法和动态法静态法是用直流来磁化材料，得到的B—H曲线称为静态磁磁滞回线动态法是用交变来磁化材料，得到的B—H曲线称为动态磁滞回线静态磁滞回线只与磁化磁场的大小有关，磁样品中只有磁滞损耗；而动态磁滞回线不仅与磁化磁场的大小有关，还与磁化场的频率有关，磁样品中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗因此，同一磁材料在相同大小磁化场下，动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大本实验采用动态法测量软磁样品的动态磁滞回线和磁化曲线，测量曲线可连续或逐点显示在LCD（液晶）屏上，直观、简便、物理过程清晰实验目的】1•了解磁滞回线和磁化曲线概念，加深对磁材料矫顽力、剩磁等参数的理解2. 掌握磁材料磁化曲线和磁滞回线的测量方法，确定Bs、Br和Hc等参数。
3. 探讨励磁电流频率对动态磁滞回线的影响预备问题】1. 为什么测磁化曲线先要退磁？2•为什么测量磁化曲线要进行磁锻炼？3•为什么动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大，损耗大？【实验仪器】FC10-II型智能磁滞回线实验仪实验原理】图1初始磁化曲线1铁磁材料的磁化规律（1）初始磁化曲线在强度为H的磁场中放入铁磁物质,则铁磁物质被磁化，其磁感应强度B与H的关系为：B=,H，，为磁导率对于铁磁物质，“不是常数，而是H的函数如图1所示，当铁磁材料从H=0开始磁化时，B随H逐步增大，当H增加到H时，B趋于饱和值B，H称为饱和磁场强度从未磁化到SSS饱和磁化的这段磁化曲线OS，称为初始磁化曲线⑵磁滞回线如图2所示，当磁材料达到饱和磁化Bs后，如果将H减小，B也减小，但沿与OS不同的路径ab返回当H=0时，B=B，到达b点，Brr称为剩磁欲使B=0，必须加反向磁场，当H=-Hc，B=0(完全退磁)，至哒c点，be段曲线称为退磁曲线，Hc称为矫顽力如果反向磁场继续增大，磁性材料将反向磁化当H=-HS时，磁化达到反向饱和，B=-B，Ss到达d点此后若减小反向磁场使H=0，则B=-B”，到达e点；当H=Hc时，B=0，到达f点；再次当H=Hs时，B=Bs，回到正向饱和状态a点。
经历这样一个循环后形成的闭合曲线abedefa称为磁滞回线图2磁滞回线HS、BS、B、H是磁滞回线的特征参数剩磁E反映介质记忆能力的大小，矫顽力SSrcHc反映铁磁材料是硬磁还是软磁磁性材料的磁化特性不仅与材料自身的性质有关，还与材料形状、磁化场频率及波形有关由于磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点，在实验过程中磁化电流只允许单调地增加或减少，不能时增时减当从初始状态H=0、B=0开始周期性地改变H的大小和方向时，可以得到面积由大到小的磁滞回线簇，如图3所示图3的原点0和各磁滞回线的顶点％,a2,a3,…，a所连成的曲线,就是初始磁化曲线在测定初始磁化曲线时，首先必须将磁材料充分退磁，以保证每次都是从原始状态(H=0,B=0)开始退磁方法为：先用大磁化电流让铁磁材料饱和磁化，然后缓慢减小交变电流,利用逐渐衰减的交变电流对磁材料反复磁化，最后将电流调为零，重复2~3次即可完全退磁退磁回线是一串面积逐渐缩小而最终趋于原点0的环状曲线，如图4所示图3磁滞回线簇图4退磁过程为了得到稳定闭合的磁滞回线，磁材料的每个磁化状态都要反复磁化，这种反复磁化的过程称为磁锻炼由于动态法测量磁化曲线采用交变电流,每个状态都经过充分的磁锻炼，所以可随时测得稳定闭合的磁滞回线。
2. 实验原理如图5所示，待测样品为磁环，磁环的励磁线圈匝数为N],测量磁环磁感应强度B的测量线圈匝数为n2R1为励磁电流的取样电阻，R2为积分电阻，C为积分电容圈N1中通入磁化电流I],根据安培环路定律，磁环中产生的磁场H为：NIH€―1-^（1）L式中L为磁环样品的平均磁路长度取样电阻R]的输出电压为：U€IR（2）H11由式（1）和式（2）得：H=漳U（3）LRH1##图5测量原理设磁场H在磁环样品中产生的磁感应强度为B由电磁感应原理可知，有效横截面积为S2的测量线圈的磁通量①=bn2s2，测量线圈产生的感生电势为:4）d,dBE€2-=-NS丝dt22dt为了测量B，用R2C电路对感生电势E2进行积分，选择R2和C的数值使R2〉〉1/„c,„为励磁电流的频率，则e2…I2R2，积分电容C的输出电压UB为：Q11NSNSU=U=—=JIdt=JEdt=2—JdB=—2—B（5）BcCC2CR2CRCR222由（式（5）得：B=CR^U（6）SNB2式（6）中，N2、C、S、R2为已知常数，只要测出UB，就得到磁场感应强度B实验内容与步骤】图6是FC10-II型智能磁滞回线实验仪，包括样品测试箱（有红色和蓝色两个磁环样品）和LCD智能测试仪两个部分，LCD显示屏可代替示波器直接显示测量曲线和剩磁、矫顽力等数据，实验数据及输入参数可保存和随时调用。
其详细使用方法见附录11.选择测试箱的磁样品（红色或蓝色磁环）红色磁环为软磁材料，蓝色磁环为硬磁材料，它们的几何参数相同：截面S=124mm2，平均磁路长度L=130mm,*二叫=100匝按图6连线：将测试箱信号源的输出端连到磁样品的励磁线圈输入端，将磁样品测量线圈的输出端连到RC积分电路的输入端，将测试箱UH和UB的输出端分别接至I」LCD智能测试图6TC10-II型智能磁滞回线试验仪仪的UH(X)和UB(Y)的输入端，并将它们的接地端相连2.选取测试箱元件参数取样电阻R]=5.5€，积分电阻R2=30K€，积分电容C=30yF，保证R2〉〉1/®c注意：R2不能小于10K€，C不能小于1yF,否则磁滞回线会畸变3. 观察磁滞回线簇和初始磁化曲线(1) 接通实验仪电源，选取励磁信号源的幅度和频率励磁信号源为正弦波，频率在20〜200Hz连续可调，并由4位数码管显示，幅度可用波段开关分档可调选取正弦信号的频率(如50Hz),幅度波段开关放合适位置(如I档)2) 用LCD智能测试仪观测磁滞回线簇和初始磁化曲线① 打开LCD智能测试仪的电源后，LCD显示初始界面，屏幕右下角显示“FS”字符，表示目前可以响应“S/预置”键和“F/采样间隔“键，其他按键目前暂不能响应。
说明：按键上的“数字”或“字母”代表该键编号，按键上的“汉字或+1/T”代表该键的功能② 按“S/预置”键：通过“0/+1”“1/-1”，“2/左移”，“3/右移”键来设置“取样电阻积分电阻R2、积分电容C”参数，以便微电脑可以根据实验数据计算B或H值，描绘磁滞回线或磁化曲线磁样品的“L、横截面积S、励磁线圈匝数N「测量线圈匝数N2”已经预置好，不要修改参数设置好后，按“D/确定”键，保存设置参数此时LCD上显示B-H直角坐标轴③ 按“5/回线簇”键：自动测量并显示一条与励磁正弦信号幅度相对应的磁滞回线依次将励磁正弦信号的幅度波段开关调至II档、III档，…，则自动测量并显示面积逐次增大的其他磁滞回线，得到磁滞回线簇(共测6条磁滞回线)，将原点0与各磁滞回线的顶点a],a2，a3,…，a相连,得到初始磁化曲线观察并记录这些磁滞回线的形状与特征，以便与后面逐点测量的磁滞回线比较4. 逐点测量初始磁化曲线(1) 将励磁正弦信号的频率调为50Hz，幅度波段开关调至0档，从退磁状态开始测量2) 按“D/确定”键，结束当前操作3) 按“4/起始磁化曲线”键：测量并显示与与励磁正弦信号幅度相对应的起始磁化曲线的一个点及B、H值，将B、H值记录到数据表1(自拟)；然后将励磁正弦信号的幅度波段开关调至I档，按“4/起始磁化曲线”键，则显示磁化曲线的第2个点和B、H值，记录B、H值；依次方法逐步增大励磁正弦信号幅度直到磁化曲线饱和，从而得到起始磁化曲线。
将所有点的B、H值记录到数据表1画出LCD屏上的初始磁化曲线，以作数据处理时参考注意：如果漏记了前面某个测量点的B、H值，可以按“7/逐点查询”键来查询每按1次该键，从磁滞回线右上角开始按选择的步长和逆时针方向，LCD屏上用“加亮”方式显示该点，并显示该点的B和H值4）将励磁正弦信号的频率调为100Hz,重复上述操作，再测一条初始磁化曲线，与50Hz初始磁化曲线进行比较5. 逐点测量磁滞回线（1）按“D/确定”键，结束当前操作2）将励磁正弦信号的频率调为50Hz，幅度波段开关调至饱和磁化幅度（如IX档）3）按“6/逐点测量”键：LCD屏显示磁滞回线右上角的一点和B、H值，将B、H值记录到数据表2（自拟）再按一次“6/逐点测量”键，按默认的步长、逆时针方向测量并显示磁滞回线第二个点和B、H值，记录B、H值不断按“6/逐点测量”键，直到得到一条完整的磁滞回线，将所有点的B、H值记录到数据表2中画出LCD屏上的磁滞回线，读出HS、BS、B、H值，以作数据处理时参考Src注意：（1）如果LCD显示的磁滞回线顶部出现编织状小环，则可减小励磁信号幅度消除2）如果LCD显示的磁滞回线大小不合适，可以通过“8/B缩小”键、“9/B放大”键、“A/H放大”键、“X/H缩小“键在“B坐标方向”或“H坐标方向”放大或缩小磁滞回线。
3）如果漏记了前面某个测量点的B、H值，可以按“7/逐点查询”键来查询每按1次该键，从磁滞回线右上角开始按选择的步长和逆时针方向，LCD屏上用“加亮”方式显示该点，并显示该点的B和H值4）将励磁正弦信号的频率调为100Hz,重复上述操作，再测一条磁滞回线，与50Hz磁滞回线进行比较数据处理】1.根据逐点测量的初始磁化曲线数据表，同一坐标纸上画出50Hz与100Hz励磁信号的初始磁化曲线，并讨论两条初始磁化曲线的异同与原因2•根据逐点测量的磁滞回线数据表，在与初始磁化线同一坐标纸上画出50Hz与100Hz励磁信号的磁滞回线，并从曲线上确定饱和磁感应强度BS、剩余磁感应强度Br和矫顽力SrHC讨论两条初始磁滞回线的异同与原因思考题】1. 在测量磁滞回线下降段曲线时，励磁电流先从0.55A变到了0.25A测量，如果想补测0.40A这点，能否将电流直接从0.25A调回0.40A测量，然后再从0.40A调到0.10A继续测量，为什么？2•在电流步进法测图7所示的磁滞回线时，若在励磁电流为正向饱和电流IS时突然断开测试仪电源,此时铁磁材料的剩磁为多少？【附录1】FC10-II型智能磁滞回线实验仪的使用方法FC10-II型智能磁滞回线实验仪包括样品测试箱和LCD智能测试仪两个部分。
1•样品测试箱(面板如附图1所示)(1)励磁信号源：正弦波，频率连续可调20~200Hz连续可调，4位数码管显示，幅度可用波段开关分10档可调2)采样电阻R：二盘电阻箱：(0~10)x(1+0.1),，步长0.1,1(3) 积分电阻R：二盘电阻箱：(0~10)x(10+1)k,，步长1k,图7实验测量曲线2(4) 积分电容C：二盘电容箱：(0~10)x(1+0.1)MF，步长0.1pF5)红色磁环为软磁材料，蓝色磁环为硬磁材料.。