铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线

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1、铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线---（理学院，应用物理专业11-1,-------）摘要：铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。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。研究铁磁材料的特性有着重要的意义，它在传统工业、生物医学中磁应用、军事领域以及考古天文地址采矿界领域都有着广泛的应用。研究铁磁材料重要的方法是测量和分析磁滞回线和基本磁化曲线。本文是我在做大学物理基础实验——测定铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线时的总结和心得体会。关键词：铁磁材料；磁滞回线

2、；基本磁化曲线1引言铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一重要的磁性特点就是磁滞。设铁磁性材料已沿起始磁化曲线磁化到饱和，磁化开始饱和时的磁感应强度值用表示。如果在达到饱和状态之后使H减小，这时B的值也要减小，但不沿原来的曲线下降，而是沿着上一条曲线段下降，对应的值比原先的值大，说明铁磁质磁化过程是不可逆的过程。当H=0时,B不为零，而是大于零，称为剩余磁感应强度。通过剩余极化强度可以判断材料是硬磁材料还是软磁材料，还有磁化能力等。2理论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

3、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。图中的原点O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HS时，B到达饱和值BS，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从HS逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，

4、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＝O时，B不为零，而保留剩磁Br。当磁场反向从O逐渐变至－HD6时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，HD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HS→O→HD→-HS→O→HD´→HS次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线变化，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

5、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。图2同一铁磁材料的一簇磁滞回线图1铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线图3铁磁材料µ与H并系曲线应该说明，当初始态为H＝B＝O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，因B与H非线性，故铁磁材料的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

6、，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。6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，可用来制造永磁体。图4不同铁磁材料的磁滞回线3以下是当时的实验数据处理（具体的过程的步骤这里不再详谈了）[3]电容C(μF)：20电阻R1(Ω)：2.5电阻R2(kΩ)：10截面S(mm2)：120励磁绕组N1(砸)：150测量绕组N2(砸)：150平均磁路L

7、(mm)：75表一基本磁化曲线与µ－H曲线表4-7-2样品1在不同电压下Hm与Bm数据记录表U/V　00.51.01.21.51.8　Hm/(10^3A/m)00.0440.0900.1220.1870.256　Bm/10T00.0780.1340.1590.1930.220　U=Bm/Hm/0.0001.4891.3031.0320.8590.765　U/V2.02.22.52.83.0　　Hm/(10^3A/m)0.3070.3600.4440.5240.576　6　　Bm/10T0.2350.2470.2610.2710

8、.276　　　U=Bm/Hm/0.6860.6860.5880.5170.479　表二.磁滞回线表4-7-1样品1磁滞回线数据记录表H/(10^3A/m)0.0000.0080.0150.0210.0280.035　B/10T-0.039-0.0210.0000.0210.0