磁性物理学实验教案
磁性物理学实验指导书
电子科技大学微电子与固体电子学院H
B
M
O
第一章磁性物理学与磁性材料
一、磁性物理学的研究内容
我们通过课堂学习，已经知道磁性是物质的一种基本属性，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，无不具有某种程度的磁性，只是其强弱程度不同而已。这里说的磁性是指物质在磁场中可以受到力或力矩作用的一种物理性质。磁性物理学（Magnetic physics）也称为磁学(Magnetics)就是研究自然界中物质磁性现象的本质及其变化规律与应用的一门学问。广义地说，物质磁性可以划分为弱磁性和强磁性两类，通常与人类生活与生产活动密切相关的是强磁性物质，因此，磁性物理学主要讨论与强磁性有关的物理问题。这些问题按其性质，大致可以分为三类：①自发磁化，②技术磁化，③应用磁学。不同类型的磁学问题，要求求解水平是不一样的，粗略地说，自发磁化涉及凝聚态物质磁性的微观机制，问题的求解，需要深入到原子或电子尺度的水平，形成自发磁化理论；技术磁化属于磁畴理论的范畴，要在显微尺度水平，即磁畴或稍进一步的程度上求解，形成技术磁化理论，这个理论可以对磁性材料的宏观特性给出解释，并指导磁性材料的研制；应用磁学是研究与应用有关的磁性问题，如磁与光、电、热、力等相互作用的交叉效应。因此，我们在课堂教学中，从基本磁现象到动态磁化过程，为大家讲授了磁性物理学共七章内容，概述起来，其基本内容有以下三部分：
1.磁性起源与自发磁化
2.磁畴理论与技术磁化
3.磁化过程动力学
二、磁性物理学与磁性材料之间的关系
磁性物理学与磁性材料之间关系密切，相互依存。从磁性物理学与磁性材料发展历史来看，它们之间存在着这样的基本模式：首先通过实验研究，揭示出某中基本规律，建立比较完善的理论体系，然后再在生产中创建新的磁性材料技术。铁磁性、亚铁磁性理论的探索研究到铁磁材料、铁氧体技术的发展，复杂螺旋磁性的研究到稀土磁性材料技术的形成，都是遵循这一基本模式的。关于磁学理论与磁性材料技术研究的问题，磁性材料技术的核心问题在于新材料的研制和传统材料性能的提高。自20世纪50年代以来，磁性物理学发展成为成熟的科学，可以从基础理论上来解释磁性材料的物理性质，遂使磁性材料研究的面目大为改观。当然，炒菜式配方的材料研究依然在进行，但是更为重要的是有可能根据理论的线索来研制和开发新的磁性材料，这便是近几十年来磁学理论和磁性材料技术之间关系的基本体现。例如，20世纪50年代初期，磁畴结构和磁化动力学理论，为适应于各种存储技术的矩磁性材料、磁性薄膜和磁记录材料的大发展奠定了良好的基础，而这些材料的大发展，反过来又推动了磁畴理论和磁化动力学理论的进步。高磁导率理论和软磁材料的研究，高矫顽力理论与永磁性材料的研究，亚铁磁性理论与铁氧体材料的研究，旋磁与铁磁共振理论与微波铁氧体材料的研究，等等，都反映出这一基本关系。至今，高新技术迅速发展，磁性物理学的研究，既可以利用新技术（例如电子学、激光、共振和核技术等）和极端条件（如低温、高压和强磁场等）来探讨宏观磁性与微观结构的关系，以及对各种规律性的认识，又能利用磁性物理学为现代科学技术服务。下图示出这一关系的简单说
明。
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三、磁性材料的基本特征
在磁性物理学理论基础上发展起来的磁性材料是现代工业和科学技术的重
要支撑性材料。实际上，按照磁性物理学的划分，物质磁性可以分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、亚铁磁性和铁磁性五类。前三类属于弱磁性的范畴，后两类属于强磁性范畴，而现在我们所指的磁性材料，均是属于对人类生产和生活有重要作用的强磁性物质。因此，现代磁性材料按照磁性划分，可分为铁磁性材料和亚铁磁性材料。按照导电性划分，可分为金属磁性材料和氧化物磁性材料。按照其应用功能来划分，可分为永磁材料、软磁材料、压磁材料、旋磁材料以及磁光材料等等。但不管如何划分，不同的磁性材料表现出不同的内禀性质和不同的响应磁特性以及不同的磁效应。
磁性材料的内禀性质、在外磁场中的响应特性和各种磁效应是磁性广泛应用的基本条件。内禀性质有：饱和磁化强度、居里温度或奈耳温度、磁各向异性和磁致伸缩等。它们由材料的物相（如晶体结构、有序程度）、成分所决定，与材料的结构状态（如晶粒大小、掺杂、缺陷、机械加工和热处理）无关。响应磁特性包括：磁导率、矫顽力、剩磁、矩形比和磁损耗等。各参量都是由磁化曲线和磁滞回线来决定，两种曲线与材料的结构有关。磁效应是指磁性材料受到磁场或非磁物性（如电、光、热、应力等）作用伴随磁状态改变而产生的特性。常见的磁效应有：电磁感应效应、磁场电效应、磁光效应、磁热效应、磁力效应、磁声效应和磁共振效应等。无论哪一种磁参量或磁效应，各自都以不同的物理机制使其起着转换、传递和存储能量、信息等功能作用，这就是磁性得以应用的物理基础。
四、描述磁性材料的基本参数
（一）磁化强度（M ）
我们定义单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩（j m ）矢量和称为磁极化强度(J)；单位体积磁体内具有的磁矩（μm ）矢量和称为磁化强度(M)，即
磁极化强度 ①
磁化强度 ②
)(2-??=∑m Wb V m
j J ??)m (A 1-??=∑V m μ
?ρM M
J j ????0m
0m μμ==所以 由于 μ
二者都是与磁体体积有关的矢量，在数值上相差真空磁导率μ0，物理意义上，都是用来描述磁体被磁化的方向与强度。
磁化强度除了上述定义外，还定义有比磁化强度（σ），即单位质量磁体内具有的磁矩矢量和，其值等于磁化强度M 和磁体密度d 之比。
③
如果磁体被磁化饱和，其磁矩完全平行排列，则有饱和磁化强度Ms 和比饱和磁化强度σs 。
（二）磁场强度(H)和磁感应强度(B) 实验证明：导体中的电流或一块永磁体都会产生磁场，磁场存在于磁极周围。磁场的一般定义为：一种由作用到运动着的带电微粒上的力来描述的场。这种力由于微粒的运动和带电而起作用。符号H 和B 都是描述空间任意一点的磁场参量。在国际单位制中：
④
B 的单位是T 或Wb?m －2； H 的单位是A/m ；
在自由空间中，M ＝0 ，B 与H 平行，H B ??0
μ= ⑤ 除了SI 单位制外，还有一种Gauss 单位制，在Gauss 单位制中，
⑥ 这里B 的单位是高斯(G)，H 的单位是奥斯特(Oe)。 两种单位制之间的换算关系为：
1G=10-4T ⑦ 1 Oe =103/4π A ? m -1=79.577A ? m -1 ⑧ 1e.m.u(磁矩)＝ 10－3A ? m 2 ⑨
（三）磁化率（χ）和磁导率（μ）
磁体被置于外磁场中，其磁化强度将发生变化。磁化强度M 和磁场强度H 之间的关系为：
⑩ 其中，χ称为磁体的磁化率，它是单位H 在磁体内感生的M ，表征磁体磁性强弱。
将式⑩代入式④，则有
定义
)1(χμ+= ○11
∑
=??=d Vd /1M ???m
μσJ
H B H B M J B M
H M H B ?????????
????+=+===+=+=000000,)(μμμμμμi i 则：令M
H B ?
??π4+=H
M
H M ==χχ，或()
H H H B 0
1)(μχχμ+=?+=
称为相对磁导率，即有 H
B
μ
μ0
=
○12
可见，相对磁导率（简称磁导率）是表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度的一个磁学物理量。磁化率（χ）和磁导率（μ）这两个参量，只有当H 、B 和M 三个矢量互相平行时才为标量，否则，它们均为张量。在实际应用中，根据不同的磁化条件，磁导率可分为许多种，常见的有以下六种：①初始磁导率μi ,②最大磁导率μmax ,③振幅磁导率μa ,④增量磁导率μΔ,⑤可逆磁导率μrev ,⑥复数
磁导率μ
~
(四)剩磁（Mr 、Br ）和矫顽力（Hc ） 磁性材料作为强磁性物质，对外磁场有明显的响应特性，这种响应特性可以用磁化曲线和磁滞回线来表征。两曲线表征了磁感应强度B 或磁化强度M 与磁场强度H 之间的非线性关系，而这种非线性关系的物理根源是在磁性材料内存在自发磁化。
如图1，图2所示，将磁性材料磁化饱和后，从Bs 或Ms 状态开始，使磁化场单
调地逐步减小，发现材料中对应的B 或M 值虽然也随H 而减小，但是不再沿着原曲线返回。当H 减小到H=0时，材料仍保留有一定的磁感应强度或磁化强度值，称为剩余磁感应强度或剩余磁化强度。用Br 或Mr 表示，简称剩磁。
为了使B 或M 继续减小，必须在反方向增加磁场，当反方向磁场达到某一数值时，可以有B=0或M=0。与此相应的磁化强度成为矫顽力（Hc ）。分别记作
B H
C 或M H C 。B H C 表示使
B ＝0的矫顽力。M H
C 表示使M ＝0的矫顽力，称为内禀
矫顽力。一般地，| B H C | < | M H C |。
B(μ0M)
)
]
[1-?m A H 图1 磁性材料的磁化曲线 M
B
O
s
M m
H H
C
H B
C
H M
B
M
0μO
图2磁性材料的磁滞回线
如图2所示，当H从正的最大变到负的最大，再回到正的最大时。B-H或M-H形成一条闭合曲线，称为磁滞回线。出现磁滞现象的根本原因在于磁性材料内不可逆磁化过程的存在。磁滞回线包围的面积就是磁化一周材料所损耗的能量。这种磁损耗的大小与材料内的磁化阻力密切相关。
（五）磁晶各向异性（K）与磁致伸缩（λ）
实验表明，磁体被磁化，在其某些方向容易，而在另一些方向较难。如Fe 单晶[100]晶轴方向很容易磁化饱和，而沿[111]晶轴方向就难以饱和。如图3，图4所示。这说明铁磁单晶体在磁性上是各向异性的，这种磁化难易程度与晶体方
图3 Fe单晶的磁化曲线图4 Ni单晶的磁化曲线
向有关的现象称为磁晶各向异性，其大小用磁晶各向异性常数K来衡量，它是磁性材料磁化阻力的主要来源之一。对于立方晶体，K定义为单位体积的铁磁单晶体沿[111]轴与沿[100]轴饱和磁化所需要的能量差。
K=
1(?Ms]111[0μ0HdM-?Ms]100[0μ0HdM) ○13
V
磁化阻力的另外一个重要来源之一是磁致伸缩导致的磁应力各向异性。所谓磁致伸缩，是指磁性材料在被磁化时，随自身磁化状态改变的弹性形变现象。它有三种表现，沿着外磁场方向尺寸的相变化（?l/l）称为纵向磁滞伸缩。垂直于外磁场方向尺寸的相对变化（?l/l）称为横向磁致伸缩。这两种又称为线磁致伸缩。表现为材料在磁化过程中具有线度的伸长或缩短而维持体积不变。其?l/l 一般为6
10-数量级。磁性材料被磁化时其体积相对变化（?V/V）称为体10-～5
积磁致伸缩。?V/V为10
10-量级，可以忽略。因此，除特别指明外，磁致伸缩均是指线磁致伸缩。
图5 材料的磁致伸缩系数λ~磁场H关系曲线
磁致伸缩的大小又与外磁场强度大小有关。图5是磁致伸缩λ＝?l/l（即伸长或缩短的大小?l与原长度l之比）与外磁场强度H的关系示意图。在外磁场达到饱和磁化场时，磁致伸缩为一确定值，以λs表示，称为磁性材料饱和磁致伸缩系数。不同材料的磁致伸缩系数λs也是不同的。λs>0称为正磁致伸缩，是指沿磁场方向的长度变化是伸长的。例如Fe的磁致伸缩。λs<0称为负磁致伸缩，是指沿着磁场方向上的长度变化是缩短的。例如Ni的磁致伸缩。
铁磁体的磁致伸缩同磁晶各向异性的来源一样，是由于原子或离子的自旋与轨道耦合作用而产生的，也是要满足铁磁体能量最小条件的必然结果。对于磁致伸缩而言，如果铁磁晶体的形变大小和性质能够导致其总能量等于极小值，则这种形变就会产生。磁致伸缩是由自旋与轨道耦合能和材料的弹性能平衡而产生的。对于多畴结构的铁磁体可以用图6来说明
图6 磁化过程中磁畴转动并伴随着自发形变轴的旋转
(六)磁损耗
在交变磁场作用下，磁性材料一方面被磁化，另一方面会因为不可逆磁化而产生能量损耗，导致磁芯发热。所谓磁损耗是指磁性材料在交变磁场作用下产生的各种能量损耗的统称。其机理有：磁滞，涡流和磁化驰豫等。由涡流引起的
能量损耗称为涡流损耗（We ），由此磁滞引起的能量损耗称为磁滞损耗（Wh ），由磁化驰豫过程或磁频散现象所导致的能量损耗称为剩余损耗（Wc ），如以W 表示单位体积的铁磁体在交变磁场中磁化一周产生的总磁损耗，则有 W=We+Wh+Wc ○14 因此磁性材料的总磁损耗W 不仅与材料本身有关，而且也与材料在交变磁场中的工作频率和磁感应强度大小有关。 1. 在低频弱磁场下的磁损耗
在低频弱磁感应强度（B<210-T ）的交变磁场下，可用legg 公式表示磁损耗：
fL
R
i
μ
=
μ
δ
πi
tg 2=ef+aBm+C ○15
其中 第一项ef 代表涡流损耗 We 第二项 aBm 代表磁滞损耗 Wh 第三项 C 代表剩余损耗 Wc 2. 在中等磁场和强磁场下的磁损耗
此时有经验公式： W=
f
P =e B m 2
f+ηB
m
6.1 ○16
其中e 为涡流损耗系数 η为磁滞损耗系数
就涡流损耗而言 e=ρμπ2
02
34d ?
○17 其中d 为与尺寸有关的参数
ρ为材料电阻率
因此降低涡流损耗应从减小d 和提高ρ入手。 就磁滞损耗而言 a ＝
3
038μ
μb ○18
其中 b 为瑞利常数
μ为磁导率
因此，降低磁滞损耗应从提高μ和减小b 入手。
综上所述，描述磁性材料的参数有许多，内禀性质方面主要有饱和磁化强度(Ms)、居里温度(Tc)、磁晶各向异性常数(K)、磁致伸缩系数(λ)、电阻率（ρ）以及密度(d)等。响应磁特性方面主要有磁导率（μ）、矫顽力（Hc ）、剩磁(Br)、以及磁损耗（W ）等。根据磁性物理学的教学内容和现有的实验条件，本实验针对磁性材料如下五个参数进行测试与分析：
①材料饱和磁化强度Ms(σs)
②材料密度d (与Ms相关)
③材料电阻率ρ（与磁性涡流损耗We相关）
④材料磁致伸缩系数λ
⑤材料磁损耗W
第二章 实验部分
一. 饱和磁化强度的测量
(一) 、实验目的：
磁化强度M 是指磁性材料单位体积内的磁矩矢量和，定义为V
M m
?=
∑μ
，
通过测量材料的饱和磁化强度Ms ，加深对自发磁化的理解是本实验的主要目的。 (二）、实验主要仪器：FM －A 磁天平 (三)、实验原理及方法：
根据磁性物质在非均匀磁场中的受力原理实现Ms 的测量，其方法为磁天平法，如图所示。
磁天平工作原理示意图
设一小球样品处在非均匀磁场中，样品质量为m 、体积V ，则样品在此非均匀磁场中沿任意轴向α(α=x.y.z)所受的力为：
α
μα??=H
V M F s 0……………………………………………………………….①
或
α
σμα??=H
m F s 0…………………………………………………………………②
电流线圈 电流线圈
式中σs 为单位质量的饱和磁化强度，称为比饱和磁化强度。 显然，
d V
m
Ms s s σσ==………………………………………………………………③
其中d 为试样密度
如果磁场的不均匀只表现在Z 方向。 则，
0=??=??y H x H ，0≠??z
H
∴z
H
V M F s z ??=0μ………………………………………………………………④ 或
z H
m F s z ??=σμ0…………………………………………………………………⑤ 实际测量中，z
H
??即磁场梯度难以精确测量，因而，一般采用相对法测量，
如图所示，无磁场时，天平平衡时砝码重量(W 1),加磁场后，由于Fz 的作用，需要增加砝码来达到新的平衡，当天平重新平衡时(W 2)有：
W g W W g z
H
m F s z ?=-=??=.).(120σμ…………………………………………⑥
式中
g －重力加速度
△W －加磁场前后砝码之差
∴z
H m
W
g s ???=
0.μσ…………………………………………………………………⑦ 将标准样品置于同样的非均匀磁场中，则有：
z
H
m W g F s z ??=?=0
0000.σμ……………………………………………………⑧ 联立⑦，⑧
∴
00W m W
m s s ??=
σσ……………………………………………………………………⑨
标准式样一般采用密度为8.90g.cm －3，纯度≥99.9％的Ni 球，其饱和磁化强度Ms0＝485.6KA.m －1。
同样的原理，对于圆柱形样品，如果其一端处于电磁铁两极的中心，此处磁场强度最大，而另一端离磁场中心较远，磁场很弱，则可推得材料体积磁化率。
Air t t s X S
H m m X +?-?=
+2
0)
(2μ………………………………………………………⑩ 式中
△ M
s＋t 为样品管中装上样品后加磁场时的砝码质量（m
H
）和无磁场时的砝码
质量（m
o
）之差
△ Mt为样品管加磁场时的砝码质量(m
tH )和无磁场时砝码质量(m
to
)之差。
S为样品截面积
X Air 为空气磁化率(X
Air
=3.64*10-7)
H为电磁铁两极中心处的磁场强度
(四)、实验步骤：
1、接通FM－A电源，预热10分钟
2、检查电流和磁场指示，用调零旋纽将电流和磁场置于零点。
3、放入标准样品，调节分析天平，测出磁场H＝0时的重量并记录
4、调节电流线圈电流，增加磁场H(400mT、500mT、600mT等)，调节分析天平，测出磁场H为某一确定数值时的重量并记录，算出公式⑨△W。
5、将磁场恢复到零，放入待测小球样品，重复步骤3、4，算出△W
6、代入标准样品参数，算出代测小球样品的σs(或Ms)
7、将磁场恢复到零，取出待测小球样品，调节分析天平测出空样品管在H＝0时的重量并记录
8、调节电流线圈电流，增加磁场H(200mT、300mT、400mT等)调节分析天平，测出磁场H为某一确定数值时的空样品管重量并记录，算出公式⑩中△m
t
9、将磁场恢复到零，放入代测圆柱形样品，调节分析天平，测出H＝0时的重量并记录。
10、调节电流增加磁场H(200mT、300mT、400mT等)调节分析天平，测出磁场
H为某一确定数值时的重量并记录，算出公式⑩中△m
s＋t
11、用游标卡尺测出圆柱形样品的直径，算出截面积S
12、算出代测样品体积磁化率Χ
13、写出实验报告并进行结果分析。
(五)实验注意事项
1、调节电流及磁场旋纽应轻缓
2、不可在分析天平处于测量状态时增减砝码
3、微量的铁磁性杂质对测量结果影响很大，所以应特别注意防止样品管内外杂质的沾染
4、磁天平处于水平状态，所以不得挪动仪器
5、测试样品时，应关闭玻璃门窗，对整机不得振动。
二、用MD-2型密度测定仪测试磁体密度
密度是磁性材料的一个重要技术参数，往往影响着材料的饱和磁感应强度和机械强度。密度的测试，一般根据阿基米德原理用排液法来确定。
（一）、实验目的
通过对磁性材料密度的测定，掌握测试原理和方法。
（二）、实验原理
MD-2型密度测试仪根据阿基米德原理，通过两次称量来计算密度。即使是几何形状不规则的样品也同样适用。对于烧结体产品，可用水作介质，而对于毛坯品，可用水银作介质。
根据阿基米德原理，样品在空气中和在介质中称出的质量分别为：M空=M–D空×V （1）
M介=M–D介×V （2）
其中：D
为空气密度
空
为介质密度
D
介
很小，可忽略不计，所以根据（1）式有
由于空气密度D
空
M空=M (3)
V=( M空–M介)/ D介(4)
∴材料密度Dm=M/V= M空×D介/( M空–M介) (5)
因为样品放于一吊环中测试，该吊环必然会影响体积的数值，因此有一修正系数f，该修正系数f在数值上和吊环浸入介质的体积相等。所以Dm=M/(V-f)= M空/(( M空–M介)/ D介–f) (6)
（三）、实验内容
1.熟悉MD-2型密度测试仪原理及使用方法
2.对样品进行密度测试
（四）、实验步骤
1. 启动密度测试专用程序，将电子天平读数复零
2. 修正吊环修正系数f
3. 放置样品至吊环里，读相应数据至密度测试专用程序中
4. 开启电机使介质器皿上升，浸没样品
5. 在程序里运行相关程序，读入/输入在介质中质量，双击“磁芯密度”红色框，显示已计算出的磁芯密度。
6. 开启电机，使介质器皿下降，取下样品，准备下次测试。
（五）、注意事项
1. 当介质为水银时，必须作好防护工作，以免中毒
2. 电子天平下勾吊环应在装测试介质的器皿中间，防止碰器皿壁，以保证测量精度。
3. 器皿中测试介质建议装载735ml（水银约10kg，水约0.735kg）
4. 测试完毕，应及时将器皿盖紧，以免挥发
三、 材料电阻率的测试
电阻率ρ是材料的一个重要特性参数，影响着材料的电磁性能并决定着材料的应用频率，是决定磁性材料动态磁化时涡流损耗大小的关键因素。 （一）、实验目的
1. 掌握四探针法测量样品体电阻率的基本方法和原理
2. 理解电阻率ρ与温度T 的关系 （二）、实验原理
四探针法测量样品电阻率是以针距约为1mm 的四根金属探针同时排成一直线，并以一定的压力压在平整的样品表面，如图所示。在1、4两根探针间通过电流I ，则在2、3探针间产生电位差V 。
材料电阻率 ρ=C I
V
(Ω-cm) (2-1)
式中C 为探针修正系数，由探针的间距决定。
当样品电阻率分布均匀时，试样尺寸满足半无穷大条件时， C=
S S S S S S 3
2212111112+-
+-+π
(cm) (2-2)
式中：S 1、S 2、S 3分别为探针1与2，2与3，3与4之间的间距。每个探头都有自己的系数。C ≈6.28±0.05(cm)。
若取电流值I=C 时，则ρ=V ，即可由数字电压表直接读出。 1. 块状或棒状样品的电阻率测量
由于块状或棒状样品外形尺寸远大于探针间距，符合半无穷大边界条件，电阻率可直接由（2-1)式求出。 2. 薄片电阻率测量
薄片样品因为其厚度与探针间距相近，不符合半无穷大边界条件，测量时要附加样品的厚度、形状和测量位置的修正系数。 其电阻率值可由下面公式得出：
ρ= C
I V G(S W )D(S d )=ρ0G(S W )D(S
d
) (2-3) 当圆形样品厚度满足S
W
<0.5条件时，电阻率为：
ρ=ρ0S W 221Ln D(S
d
) (2-4)
当忽略探针几何修正系数时，即认为C=2πS 时
ρ= 2ILn VW D(S d )=4.53I VW D(S
d
) (2-5)
上面各式中：ρ0为块状体电阻率测量值
G(S
W
)为样品厚度修正函数，可查表而得
W 为样品厚度(μm)；S 为探针间距(mm)
D(S
d
)为样品形状与测量位置的修正系数，可查表得
（三）、实验内容
1. 熟悉并正确使用SZ-82型数字式四探针测试仪
2. 利用SZ-82型数字式四探针测试仪测量不同温度下材料的电阻率变
化。
（四）、实验步骤
1. 测试准备
将220V 电源插头插入电源插座，电源开关置于断开位置，工作选择开关置于“短路”位置，电流开关处于弹出切断位置。
将测试架的插头和主机的输入插座相连，松开测试架立柱处的高度调节手轮，将探头调节到适当的位置和高度，测试样品应进行清洁处理，放于样品架上，使探针能与表面良好接触，并保持一定的压力，调节室内温度使之达到要求的测试条件。
2. 测量电流的调节
将电源开关置于开启位置，数字显示亮，仪器通电预热1小时。
工作选择开关置于“1调节”位置，电流量程开关与电压量程开关必须放于相对应的任一组的量程上。按下电流开关，调节电流电位器，可以使电流输出在0~10.00范围内，调节到数字显示出测量所需要的电流值（块状或棒状样品为6.28；薄片样品为4.53）。 3. 测量
极性开关拨至上方，工作状态选择开关置于“测量”，拨动电流量程开关和电压量程开关，置于样品测量所适合的电流、电压量程范围，调节电压表的粗调和细调调零，使数字显示为“000”，按下电流开关输出恒定电流，即可由数字显示板和单位显示灯直接读出测量值。如果数字出现闪烁，则表明测量值已超过此电压量程，应将电压量程开关拨到更高档；读数后切断电流开关，数字显示将恢复到零位。在仪表处于高灵敏电压档时要经常检查零位。 再将极性开关拨至下方（负极性），按下电流开关，从数字显示板和单位显示灯可以读出负极性的测量值。
将两次测量获得的电阻率值取平均，即为样品在该处的电阻率值。 改变温度，重复上述测试过程，即可得电阻率ρ和温度T 的关系。
（五）、注意事项
1. 仪器要先预热
2. 样品表面需进行清洁处理
3. 仪器再中断测试时应将工作选择开关置于“短路”位置，电流开关置于弹出断开位置。
四、磁致伸缩系数测量
磁体在外磁场中磁化时，其形状与体积发生变化，这种现象叫磁致伸缩。表征磁致伸缩的磁性参数为磁致伸缩系数，当磁场H达到饱和磁化场时，纵向磁致伸缩为一确定值λs，——饱和磁致伸缩系数。
一、实验目的
1. 掌握通过应变电阻阻值变化测试材料磁致伸缩系数的原理和方法
2. 理解磁致伸缩系数λ与磁化场H之间的关系
二、实验原理
待测材料
应变电阻
智能低电阻测试仪
如图：将待测材料粘结于应变电阻上，并对待测材料所绕线圈通直流电流，在线圈产生的磁场作用下，磁体的尺寸将发生变化，并给应变电阻施加应力，从而改变了应变电阻的电阻值，通过测定应变电阻阻值的变化，可以分析出当前磁场强度下磁体尺寸的变化量（即磁致伸缩系数λ）
三、实验内容
1.熟悉TH2512B型智能低电阻测试仪
2.利用智能低电阻测试仪和应变电阻测试磁体的磁致伸缩系数λ
四、实验步骤
1. 开机预热
TH2512B型智能低电阻测试仪开机，测试前必须预热10分钟以上，以等待仪器内部线路电参数稳定。
2. 测试应变电阻的阻值
3. 把磁体粘结于应变电阻上，绕上线圈，通以直流电流，使磁体磁化，再测应变电阻的电阻值
4. 根据应变电阻的阻值查表，得到磁体的磁致伸缩系数λ
5. 改变线圈中电流的大小，重复步骤3、4、5，从而可得λ~H关系，并求出λs
五、注意事项
1. 零点和清零
当使用20mΩ和200mΩ量程时，应首先清零，而在其他量程时一般不用清零。测试时，使用者可先选定量程，再把测试夹互夹，使S+端和S-端直接接触，D+
端和D-直接接触，并保持良好的接触。具体地说：使两个测试夹有引出测试线的两金属片直接接触，无引出测试线的两金属片直接接触。若仪器显示不为零时，
ON指示灯亮，仪器清零。
2. 在20mΩ和200mΩ量程时不要长时间开路。
在此两个量程时，输出测试端电压被钳制在0.8V，若长时间开路，则当量程切换到高阻抗量程时，测试端开路时显示无法显示UUUU，而会呈现数字乱跳的现象。
3. 仪器所处的量程的识别
本仪器有从20mΩ和20kΩ七个量程，要正确选择量程，必须先会识别当前仪器所处的量程。方法如下：对于每一量程，仪器有固定的单位和小数点指示。可以用20000填满仪器的五个数码管，再依照小数点和单位的指示就可读出当前的量程。例如：当前单位指示mΩ,小数点在第二位，则仪器处在20.000mΩ量程档，即此档最大能测试20.000mΩ，最小适宜测试2.0000mΩ的电阻。
五、 磁芯功耗测试
（一）、实验目的
1. 掌握倍乘电压表法测试磁芯高频功耗的原理
2. 掌握倍乘电压表法测试磁芯高频功耗的测试方法 （二）、原理及测量装置
无抗取样电阻R 与被测磁芯Lx 串联，R 两端电压和Lx 两端电压分别接到倍乘（乘积）电压表得两个通道，该电压表指示出两个电压瞬时值乘积的平均值，这个平均值正比于磁芯的总功耗P=(
ui )=αK 。该式中，(ui )为组合线圈两端的电压和通过它的电流乘积得时间平均值；α为电压表读数；K 为电表常数，由两个通道的灵敏度、测量电流的电阻器R 的数值和表头刻度的满度偏转来决定。
图中，G ：大功率信号源，要求能供给规定的电压和电流，波形要在规定的容限以内，若规定用正弦波，谐振总含量应小于1%。
平均值检波电压表UAV ：用于被测磁芯线圈两端的平均值电压的检测，测量误差小于1%。 （三）、实验内容
1. 熟悉CH2335功率表及功耗测试系统
2. 测量磁芯中不同磁感应强度Bm 与比功耗的关系曲线 （四）、实验步骤 1. 测试电压选择
根据测试条件及被测磁芯，按照下式计算测试电压： V=4.44×f ×B ×S ×N ×10-4 式中： f 为测试频率（KHz ） B 为测试磁感应强度(mT)
N 为测试线圈匝数
S 为磁芯有效截面积Ae(cm 2) Ae=
r
r r
r h 2
1
1
22
1
1
)
(ln -
有效长度l e=
r
r
r
r 2
1
1
21
1
ln
2-
π
有效体积Ve=Ae·l e=
)
1
1
(
ln
2
1
)
(
2
2
1
2
3
r
r
r
r
h
-
π
其中：h为磁芯高度；r1、r2为磁芯内外半径
2. 连接
3. 测试
3.1 首先开启2335功率表电源，将信号源输出衰减器置于大于60dB的位置，细调电位器左旋至底，选择好输出电压段接线。开启信号源电源。
3.2 将2335功率表置于auto和rms、P或P×10状态，逐渐升高电压到所计算的值。在升压过程中，注意电流应无突升现象。
3.3 由表读出磁芯的总功耗。并计算比功耗。
3.4 关机时，按照3.1条反顺序进行。
（五）、注意事项
1. 在更换样品时，必须将电压降低至2V以下。
2. 禁止输出短路！！！