重要的事情放在前面：  

本文大多数内容（包括实验目的、实验原理、实验仪器、思考题）均源于大学物理实验指导书，并非本人原创，其余均为本人原创。 

实验数据均为本人经过实验得出，放在这里是为了展示完整的实验报告，并供读者参考和学习，请端正学习心态，切勿抄袭、无故修改、伪造实验数据！ 

因为技术原因，有一些数字表达在这写得不标准。 

本人的内容排版和本人的原创部分禁止转载！禁止转载！ 

由于我们这边的实验仪器不同于实验指导书，故实验内容部分均为本人原创且有异于实验指导书（但实验仪器部分仍源于实验指导书），但该差异并不影响读者学习该实验，具体操作可参考实验过程杂谈视频。

实验过程杂谈视频：  

实验报告正文：

一、实验目的 

1、学习用动态法测量铁磁质的磁滞回线、矫顽力、剩磁。

2、初步了解铁磁质相关知识，了解磁化原理。

3、学习变量转化法。

二、实验原理

   1.铁磁质的磁化规律：

     设电流产生的磁场的磁场强度为H，材料磁化后总磁感应强度为B，由实验得知：当材料磁化时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与以前的磁化状态有关（与历史有关）。如右图所示，曲线OA表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，磁感应强度的大小B随磁场强度的大小H增加，但变化是非线性的，当磁场强度变化到一定大小（H=Hs）时，铁磁质内的磁感强度B几乎不再增大，此时的铁磁质称为达到了磁饱和状态，HS称为饱和磁场强度，对应的Bm称为饱和磁感应强度，曲线OA段称为磁化曲线。当磁性材料磁化后，如使H减小，B也会减小，但不沿原路返回，而是沿另外一条曲线下降，当H降为0时，铁磁质内部仍然保留一定的磁感应强度Br，Br称为剩磁。如果要完全消除Br需要加反向磁场，当B降为0时，对应的磁场强度的大小Hc叫矫顽力，矫顽力的大小反映了铁磁质保存剩磁的能力。

     铁磁质中B的变化始终落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。当H变化一周回到原值时，B-H曲线形成一闭合曲线，称为磁滞回线。

     要注意的是：反复磁化（Hs→－Hs→Hs）的开始几个循环内，每一个循环B和H不一定沿相同的路径进行，只有经过十几次反复磁化（称为“磁锻炼”）以后，每次循环的回路才相同，形成一个稳定的磁滞回线。只有经“磁锻炼”后所形成的磁滞回线，才能代表该材料的磁滞性质。

     磁性材料的磁滞回线能较全面地反映该材料的磁特性，诸如剩磁Br、矫顽力Hc等。

    2.铁磁质的分类：

     如下图所示，不同铁磁质的磁滞回线形状不同，它们具有不同的剩磁和矫顽力，因此不同的铁磁质可应用于不同的领域。

    （1）硬磁材料（如碳钢、钨钢等）：剩磁、矫顽力都很大，适用于做永磁体。

    （2）软磁材料（如软铁、硅钢片、铁氧体等）：剩磁、矫顽力都较小，适用于变压器、电磁铁、电机的铁芯等。

    （3）矩磁材料：剩磁很大，但矫顽力很小，适用于做计算机的记忆元件。

3.磁滞回线测量原理：

     本实验采用交流电对样品进行磁化，观测的是动态磁滞回线。实验所用线路的基本构思如下图所示。

线路包括三部分，即初级回路、次级回路以及和示波器、测试仪相连的取样线路。在初级回路里，取样电阻R1与样品的初级线圈N串联，并加以交流电压U，理论可以证明：R1两端电压U1和磁化电流的磁场强度H成正比，将R1两端电压U1加在示波器的X通道。在次级回路里接以Rc线路，理论可以证明：电容的电压Uc与样品的磁感应强度B成正比，将Uc加在示波器的Y通道，在示波器上就可以得到待测样品的磁滞回线图形。

     这种把磁场强度和磁感应强度转化成电压测量的方法，是物理实验的一个基本方法，称为变量转换法。

     本实验方法是测相关量的方法，无论初级还是次级，都存在暂态过程，这造成Uc和U1存在相位差，Uc总是落后U1，磁滞回线图形上方和下方均出现编织状小环。

     这里还要考虑一个问题，那就是示波器的X输入U1是否和磁化电流（或磁场强度H）成正比，而示波器的Y输入Uc又是否与样品的B成正比，并且要一一对应，否则荧光屏上所得的图像将不是样品的磁滞回线。为此，有必要作以下的讨论。

三、实验仪器

1.TH-MHC型磁滞回线实验仪：

TH-MHC型磁滞回线实验仪面板如下图所示，仪器主要参数如下所示。

（1）励磁电源：由220V，50Hz的市电经变电压器隔离、降压后供试样磁化。电源输出电压共分10挡，即0.5、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8和3.0V，各挡电压通过安置在电路板上的波段开关“U选择”实现切换。

（2）铁磁材料样品：样品1和样品2为尺寸（平均磁路长度为L，截面积为S）相同而磁性不同的两只EI型铁芯，两者的励磁绕组匝数N和磁感应强度B的测量绕组匝数n亦相同，参数如下：

N=50，n=150，L=60mm，S=80m㎡

（3）电路板：X、Y为电压UB（正比于磁感应强度B的信号电压）和电压UB（正比于磁场强度H的信号电压）的输出插孔，用以连接示波器以观察磁滞回线波形，或连接测试仪作定量测试。

2.TH-MHC型磁滞回线测试仪：

TH-MHC型磁滞回线测试仪面板如下图所示。

（1）功能键：用于选取不同功能，每按一次键，将在数码显示器上显示出相应的功能。

（2）确认键：当选定某一功能后，按一下此键，即可进入此功能的执行程序。

（3）数位键：在选定某一位数码管为数据输入位后，连续按动此键，使小数点右移至所选定的数据输入位处，此时小数点呈闪动状。

（4）数据键：连续按动此键，可在有小数点闪动的数码管输入相应的数字。

（5）复位键：开机后，显示器将依次巡回显示P…8…P…8…的信号，表明测试系统已准备就绪。在测试过程中如果由于外来的干扰出现死机现象，应按此键，使仪器进入或恢复正常工作。

四、实验内容

1.观察测量铁磁质的磁滞回线：

（1）首先按照实验电路图连接好电路，并接上示波器，令R1=0.8Ω，R2=105kΩ，C=2μF。

（2）给实验箱通电，将交流电的频率调至50Hz。

（3）打开示波器，按“Autoset”键，使画面呈现，再按“Acquire”键，在菜单中点击从左往右数的第二个选项，呈现出磁滞回线，然后调节图像的大小和位置。（从左往右第一个选项一般是调出示数）

（4）按“Cursor”键调出光标，调整好光标位置，最好调到图像的最高点。

（5）转动“VARIABLE”，使光标移动（绕图线移动一圈），共记录30组光标的数据（电压），其中包括最高点、最低点、表示矫顽力和剩磁的点。

2.测绘磁化曲线：

（1）将光标移至图像最高点。

（2）改变幅度，一边转动实验箱上的旋钮，一边记录光标的数据，共记15组，数据不要小于0（但要越来越接近0）。

五、实验数据

1.观察测量铁磁质的磁滞回线：

2.测绘磁化曲线：

六、数据处理

1.铁磁质的磁滞曲线绘制：根据公式

        求出H和B。

2.磁化曲线的绘制：根据公式

        求出H和B。

七、实验总结与思考题

1.实验总结：

        本次实验学会了示波器的用法，初步了解了铁磁质相关知识，了解了磁化原理，对变量转化法有了深刻的认识。

2.思考题：

（1）Uc对应的是B还是H？请说明理由。

        它对应的是B，因为感应电动势是由于B引起的。

（2）测量磁滞回线要使材料达到磁饱和，退磁也应从磁饱和开始，意义何在？

        形成一条闭合的曲线。

八、相关题

1. 磁滞回线的横坐标和纵坐标通常是（A）

    A. 磁场强度H和磁感应强度B

    B. 磁场强度H和磁导率μ

    C. 磁感应强度M和磁场强度H

    D. 磁感应强度B和磁场强度H

2. 下面关于磁滞回线的说法不正确的是（D）

    A. 磁滞回线开始时斜率大是因为元电流圈改变方向要克服的阻力不大

    B. 磁滞回线的回线内的面积代表损耗的能量

    C. 磁滞回线到末段变水平是因为已达到饱和

    D. 磁滞回线对我们利用磁场有用，对电路设计没有用

3. 下列选项中不属于本实验的实验目的的是(D)

    A. 学会测量磁滞回线

    B. 掌握矫顽力、剩磁和磁导率的概念

    C. 学会测量磁化曲线

    D. 了解磁特性在生活中的应用

4. 本次实验的仪器中不包括的是（D）

    A. 铁磁体

    B. 电容

    C. 电阻

    D. 直流电压源

5. 利用磁滞回线的不重合性，铁磁材料可用来（B）

    A. 磁化其它物体

    B. 作为记录介质

    C. 发电

    D. 探测电流

6. 下列关于电容的说法正确的是（C）

    A. 电容通直流阻交流

    B. 在交流电的作用下，电流达到最大的时候，电容两端的电压最大

    C. 本实验中，在其它参数不变的时候，电容越大观察到的纵坐标电压越小

    D. 在交流电的作用下，电流达到最大的时候，电容两端的电量最大

7. 下面哪个（些）实验不是体现了间接测量的思想?（AD）

    A. 一大一小的两个铁球同时落地实验

    B. 通过单摆的摆长和周期测重力加速度

    C. 通过影子的长度测量塔的高度

    D. 用两个山顶之间的距离除以时间间隔来测量光速

8. 磁性材料可分为(ACD)等

    A. 顺磁质

    B. 反磁质

    C. 抗磁质

    D. 铁磁质

9. 下列说法正确的是（ABCD）

    A. 磁力线一定是闭合曲线

    B. 原子结构不同会使得其磁化曲线不同

    C. 材料具有磁性是分子元电流整齐排列的结果

    D. 由于地磁场的存在，避免了有害宇宙射线对生命的损害

10. 设磁导率 mu 定义为 mu=B/H，则下列说法中正确的是（AB）

    A. 在磁化曲线中磁导率先增加后减小

    B. 磁滞回线对应的磁导率曲线（以 mu 为纵坐标，H为横坐标）是不重合的回线

    C. 在磁化曲线中磁导率先减小后增加

    D. 磁滞回线对应的磁导率曲线（以 mu 为纵坐标，H为横坐标）不是不重合的回线