Все ферромагнитные материалы обладают нелинейной зависимостью индукции B от напряженности магнитного поля H, которая объясняется их доменной структурой и имеет форму замкнутой петли (рисунок 5.1). При воздействии внешнего поля на магнитный материал его домены ориентируются в направлении поля, вызывая изменение магнитной индукции. Чем больше напряженность, тем большее количество доменов ориентируется по направлению поля, и следовательно, больше индукция. В тот момент, когда практически все домены сориентируются по полю, наступит магнитное насыщение материала, которое оценивается индукцией насыщения Bmax.
Поведение ферромагнитного материала в магнитном поле характеризуется начальной кривой намагничивания 0А (рисунок 5.1). На этой кривой располагаются вершины частных петель гистерезиса, которые получаются при размагничивании материала не с момента его насыщения Hmax, а с H < Hmax.
Рисунок 1. Кривая намагничивания и предельная петля гистерезиса
По предельной петле гистерезиса можно определять такие параметры магнитного материала, как напряженность магнитного поля и магнитную индукцию.
Напряженность магнитного поля, при которой наступает магнитное насыщение Bmax, называется максимальной Hmax.
Магнитная индукция Br, которой обладает материал при размагничивании, когда напряженность магнитного поля равна нулю, называется остаточной.
Обратно направленная напряженность поля -Hc, при которой материал полностью размагничивается (B = 0), называется коэрцитивной силой.
В заданной точке кривой намагничивания можно определить абсолютную магнитную проницаемость как отношение магнитной индукции к напряженности магнитного поля, Гн/м:
(5.1)
Для оценки магнитных свойств материалов применяется статическая относительная магнитная проницаемость m (в дальнейшем слово «относительная» опускается), которая определяется как отношение абсолютной магнитной проницаемости к магнитной постоянной:
(5.2)
где 
Гн/м.
Магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля. По графику зависимости 
, представленному на рисунок 5.2, можно определить начальную mнач и максимальную mmax магнитную проницаемость. Чем легче намагничивается материал, тем больше значения mнач и mmax.
Рисунок 2. Зависимость магнитной проницаемости
от напряженности магнитного поля
Площадь гистерезисной петли пропорциональна потерям на перемагничивание и вихревые токи. Потери на перемагничивание зависят от магнитной индукции и частоты тока:
(5.3)
где h – коэффициент, зависящий от материала;
Вmax – максимальная индукция, достигаемая в данном цикле;
n = 1,6–2 – показатель степени;
V – объем ферромагнетика.
Потери на вихревые токи определяются по формуле:
(5.4)
где k – коэффициент, зависящий от удельного электрического сопротивления материала ферромагнитного сердечника и его формы.
При низких частотах потери на вихревые токи незначительны по сравнению с потерями на перемагничивание. С увеличением частоты потери, связанные с возникновением вихревых токов, также возрастают. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники выполняют не сплошными, а разделенными на отдельные пластины, изолированные друг от друга.
Для работы на более высоких частотах (радиочастотах) ферромагнитные сердечники изготавливаются из порошка, который смешивается с изолирующим материалом и прессуется в виде сердечников необходимой формы. Такие материалы называются магнитодиэлектрическими. Они имеют малые значения магнитной проницаемости. Другим видом высокочастотных материалов, имеющих большую магнитную проницаемость, являются ферриты и оксиферы. По своей структуре они представляют особую феррокерамику. Указанные материалы имеют малые значения потерь на вихревые токи.
Экспериментальная часть
Применяемый в данной работе метод исследования основных характеристик магнитных материалов - компьютерный.
К основным параметрам, рассчитываемыми компьютером относятся абсолютная магнитная проницаемость - 
и относительная проницаемость материала- 
, рассчитывающиеся по формулам:
Результаты измерений
После установления образца магнитного материала (феррита) в стенд мы получили предельную петлю гистерезиса на заданной частоте 106 Гц, изображенную на рис3.
Рисунок 3. Предельная петля гистерезиса
Из рисунка 3 определяем значения параметров петли гистерезиса.
Максимальное значение напряженности Нm=130 А/м (точка 2 на рисунке 3).
Коэрцитивная сила Нс=18 А/м (точка 0 на рисунке 3).
Остаточная индукция Br=0,07 Тл. (точка 1 на рисунке 3)
После построения предельной петли гистерезиса путем фиксации точек производится запись значений вершин частных петель гистерезиса, в результате чего строится график основной кривой намагничивания, изображенный на рис 4.
Рисунок 4. Основная кривая намагничивания
Рисунок 5. Магнитная проницаемость
По данным была построена зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.(рисунок 5)
На графике имеется явно заметный максимум, который объясняется переходом от сильного изменения намагниченности к техническому насыщению.
Для определения влияния частоты входного сигнала на параметры петли гистерезиса, были построены дополнительно графики зависимости В=f(Н) при максимальном – рисунок 6,и минимальном значении частот- рисунок 7. При этом за минимальное значение принимаем частоту 79 Гц, за максимальное- 128 Гц.
Рисунок 6. Кривая намагничивания при частоте 79 Гц.
Параметры петли гистерезиса при частоте в 79 Гц принимают значения:
Hm=122 А/м
Нс=18 А/м
Вr=0,072 Тл
Рисунок 7. Кривая намагничивания при частоте 128 Гц.
Параметры петли гистерезиса при частоте в 128 Гц принимают значения:
Hm=122 А/м
Нс=16 А/м
Вr=0,065 Тл
Вывод:
При выполнении работы был исследован образец магнитного материала феррит при различных частотах и амплитудах входного сигнала. Были построены петли гистерезиса, кривые намагничивания и магнитная проницаемость данного материала.
При цикле «намагничивание-размагничивание» феррит ведёт себя стабильно, именно поэтому он является наиболее используемым материалом для изготовления сердечников катушек. Кроме того феррит характеризуется малой внутренней площадью петли гистерезиса, что говорит о его малых потерях на перемагничивание и вихревые токи
Таким образом, при выполнении работы был сделано заключение о том, что использование феррита в сердечниках катушек и магнитопроводах трансформаторов оправдано, что обусловлено их магнитными свойствами
Ответы на контрольные вопросы:
1 Что такое коэрцитивная сила?
Обратно направленная напряженность поля 
, при которой наблюдается полное размагничивание материала, то есть 
.
2 Что характеризует ширина петли гистерезиса?
Петля гистерезиса характеризует тип материала. Узкая петля гистерезиса характерна для магнито-мягких материалов, т к они характеризуются значительными магнитной проницаемостью и индукцией насыщения, малой коэрцитивной силой (не более 4 кА/м). Магнитно-твердые материалы наоборот, имеют значительные коэрцитивную силу и объемную плотность энергии, малую магнитную проницаемость, и, соответственно широкую петлю гистерезиса.
3 Какие виды потерь наблюдаются в магнитных материалах?
Наблюдаются потери на перемагничивание и на вихревые токи.
Потери на вихревые токи (токи Фуко): 
, где 
– коэффициент, зависящий от удельного сопротивления материала сердечника и его формы.
Потери на перемагничивание: 
, где 
– коэффициент, зависящий от материала; 
– максимальная индукция, достигаемая в данном цикле; 
– показатель степени; 
– объем ферромагнетика.
4 Почему зависимость 
имеет явно выраженный максимум?
Из кривой намагничивания ферромагнетика легко построить зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость, определяется по формуле = В/(Н). Зависимость (Н) показана на рис. 6. Восходящий участок этой кривой обусловлен сильными изменениями намагниченности при небольшом увеличении Н за счет необратимых процессов технического намагничивания ферромагнетика. Дальнейшее уменьшение в области более сильных магнитных полей объясняется техническим насыщением намагниченности.
5 Какие меры применяют для уменьшения потерь в магнитных материалах?
Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники выполняются штихтованными – состоящими из отдельных изолированных пластин. Однако, потери на вихревые токи на низких частотах незначительны по сравнению с потерями на перемагничивание.
Для работы на высоких частотах ферромагнитные сердечники изготавливаются из магнитодиэлектрических материалов – порошка, который смешивается с изолирующим материалом и спрессовывается в виде сердечника необходимой формы. Такие материалы характеризуются малыми значениями магнитной проницаемости. Ферриты и оксиферы так же используются для изготовления сердечников, предназначенных для работы на высоких частотах. Они представляют собой особую феррокерамику и характеризуются малыми значениями потерь на вихревые токи и большой магнитной проницаемостью