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用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线实

用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是一项重要的实验技术，有助于深入了解铁磁材料的磁性质。

一、实验目的

掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念。

加深对铁磁材料的主要物理量（矫顽力、剩磁和磁导率）的理解。

学会用示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线。

二、实验原理

磁化曲线：

铁磁物质在外加磁场作用下会发生磁化，磁化强度随磁场强度的变化关系即为磁化曲线。

铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B是非线性关系。从未被磁化的状态（去磁状态）开始，在铁磁材料上外加一个由小到大的磁化场，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增大到一定值（H_s）后，B几乎不再随H的增加而增加，说明磁化已达饱和。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。

磁滞回线：

当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁化场减少，则铁磁材料内部的B和H也随之减少，但其减少的过程并不沿着磁化时的路径退回，而是形成一条新的曲线，即磁滞回线的下降部分。

当磁化场撤消（H=0）时，磁感应强度仍然保持一定数值（B=B_r），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减少到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=H_c时，磁感应强度B才是0，达到退磁。H_c为矫顽磁力。

磁滞回线是描述铁磁材料在外部磁场作用下磁化过程的曲线，它反映了铁磁材料的磁化特性。

三、实验步骤

准备实验器材：包括示波器、磁化设备（如电磁铁、电源、电流表等）、磁感应强度测量设备（如霍尔探头、高斯计等）、样品夹持装置以及数据采集系统等。

安装样品：将待测铁磁材料样品固定在样品夹持装置上，确保样品与磁场方向一致。

设置示波器：将示波器设置为X-Y显示方式，X输入设置为AC方式以测量采样电阻R1的电压（代表磁场强度H），Y输入设置为DC方式以测量积分电容的电压（代表磁感应强度B）。

设置实验参数：根据实验需要，设置磁场变化范围、磁场变化速率以及数据采集频率等参数。

开始实验：打开电源，逐渐增大磁场，观察并记录示波器上显示的磁化曲线。当磁场达到最大值时，开始逐渐减小磁场，继续记录示波器上显示的磁滞回线。

数据处理：将实验数据导入数据处理软件，进行整理和分析，绘制出磁化曲线和磁滞回线图像。

四、实验结果分析

观察磁化曲线的形状，了解铁磁材料的起始磁化过程和饱和磁化强度。

分析磁滞回线的形状，了解铁磁材料的剩磁、矫顽力等关键参数。

通过比较不同频率下的磁滞回线形状，研究频率对铁磁材料磁化特性的影响。

改变不同的磁性材料，比较磁滞回线形状的变化，了解不同材料的磁性质差异。

五、注意事项

在实验过程中要确保样品固定牢固，避免在测量过程中发生晃动或位移。

根据实验要求设定磁场范围，避免磁场过强导致样品损坏。

在使用示波器时要注意调节其显示方式和输入设置，以确保能够正确显示和记录磁化曲线和磁滞回线。

为了获得更准确的实验结果，建议进行多次重复测量并取平均值。

用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是一项具有挑战性的实验技术，但通过实验可以深入了解铁磁材料的磁性质并为其应用提供有力支持。