利用Origin8.5軟件簡化磁滯回線數(shù)據(jù)處理

李育潔 何偉巖

(天津大學(xué)仁愛學(xué)院 天津 301636)

利用Origin8.5軟件簡化磁滯回線數(shù)據(jù)處理

李育潔 何偉巖

(天津大學(xué)仁愛學(xué)院 天津 301636)

磁滯回線的觀察與測定是高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的必開課，屬于電磁學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)．磁滯回線是非線性閉合曲線，數(shù)據(jù)復(fù)雜，傳統(tǒng)坐標(biāo)紙作圖會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間．計(jì)算機(jī)軟件Origin8.5處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有高精度、易操作等優(yōu)點(diǎn)，這種計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的方法更是信息時(shí)代學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)基本技能．

磁滯回線 Origin8.5 數(shù)據(jù)處理 作圖

1 引言

磁滯回線是鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)的一個(gè)重要的特征，表明外加磁場周期性變化時(shí)，磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線．磁滯回線反映的是外加磁場H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系[1]．實(shí)驗(yàn)采用示波器觀察磁滯回線，單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，手動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．磁滯回線是非線性閉合曲線，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)200個(gè)左右，用傳統(tǒng)坐標(biāo)紙作圖的方法極盡繁瑣．學(xué)生往往花費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)去作圖，而忽略曲線的本身意義，更有些學(xué)生干脆照著樣子“畫圖”了事．計(jì)算機(jī)軟件Origin8.5具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，包括作圖、計(jì)算圖形面積、求極值等等[2～4]，并且操作簡易，學(xué)生很容易掌握該軟件進(jìn)行作圖、計(jì)算．

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》指出，扎實(shí)推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，積極推進(jìn)信息技術(shù)在日常學(xué)科教學(xué)中的深入、廣泛應(yīng)用[5]．計(jì)算機(jī)軟件是信息技術(shù)的一部分，將計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求[6]，這種計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的方法更是信息時(shí)代學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)基本技能，將計(jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教育改革的必然趨勢．

2 磁滯回線的觀察與測定

表1 基本磁化曲線數(shù)據(jù)的測定

表2 H-B曲線

序號(hào)566166717681869196101106H/(A·m-1)60.2267.2771.6168.0860.2241.2326.8520.07-12.47-19.53-24.68B/T1.1741.1191.2321.2171.1741.1101.0340.9880.6130.4480.262

序號(hào)111116121126131136141146151156161H/(A·m-1)-36.62-40.96-48.55-58.05-65.37-68.63-72.42-72.97-71.34-66.73-54.25B/T-0.381-0.592-0.881-1.107-1.208-1.242-1.275-1.278-1.266-1.254-1.208

序號(hào)166171176181186191196H/(A·m-1)-46.65-39.06-31.73-18.17-11.66-5.967-0.542B/T-1.174-1.141-1.104-1.013-0.961-0.903-0.842

3 利用Origin8.5作圖

圖1 基本磁化曲線數(shù)據(jù)

圖2 基本磁化曲線

圖3 μ-H曲線

圖4 磁滯回線

4 求磁滯損耗面積

鐵磁材料在交變磁場中被反復(fù)磁化退磁，將會(huì)以熱的形式產(chǎn)生磁滯損耗，這種磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比，利用Origin8.5可以求出曲線所包圍的面積．點(diǎn)擊工具欄”Analysis”命令中的“Mathematics”，點(diǎn)擊下拉菜單中的“Integrate”，計(jì)算出磁滯回線的面積，其面積S=114.525，如圖5所示．若使用傳統(tǒng)的坐標(biāo)紙繪圖，磁滯回線所包圍的面積是無法求出的．

圖5 計(jì)算磁滯回線面積

5 小結(jié)

利用Origin8.5作圖以及數(shù)據(jù)分析，可以有效地減少復(fù)雜的計(jì)算和耗時(shí)耗力的作圖時(shí)間，提高實(shí)

驗(yàn)繪圖的精度，減小手工計(jì)算和人為作圖的誤差，把學(xué)生從繁雜的數(shù)據(jù)處理中解脫出來，使學(xué)生的注意力回歸到實(shí)驗(yàn)的本身上去．不只磁滯回線實(shí)驗(yàn)，Origin8.5可以推廣到霍爾效應(yīng)、普朗克常數(shù)、光電效應(yīng)、牛頓環(huán)等實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理．更為重要的一點(diǎn)，計(jì)算機(jī)軟件是學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、科研、工作必需要掌握的工具.利用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的基本目標(biāo)，是教育信息化的一部分．

1 任隆良, 谷晉騏. 物理實(shí)驗(yàn)．天津:天津大學(xué)出版社, 2009.219～226

2 段秀芝, 楊萍萍.Origin軟件在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的應(yīng)用.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn), 2013, 26(5):79～80

3 苗琦, 王金苗. Origin 軟件在牛頓環(huán)測透鏡曲率半徑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn), 2011, 24(2):

76～77

4 龍臥云, 李晶. 妙用Origin求實(shí)驗(yàn)極值.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn), 2014, 27(6):53～55

5 王春香, 陳麗梅, 陳佰樹, 等. 網(wǎng)絡(luò)師生互動(dòng)平臺(tái)在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用. 高師理科學(xué)刊, 2015, 35(11): 95～98

6 管明碩. 物理實(shí)驗(yàn)操作能力培養(yǎng)的新設(shè)想——來自翻轉(zhuǎn)課堂的啟示.物理通報(bào)，2016(3):78～80

Simplifing the Data Processing of Hysteresis Loop by Origin8.5 Software

Li Yujie He Weiyan

(Ren’ai College of Tianjin University,Tianjin 301636)

Observation and determination of magnetic hysteresis loop is the basic and necessary experiment in universities. It is the nonlinear closed curve which will take a lot of time using traditional coordinate paper plotting. The computer software origin8.5 has the advantages of high accuracy, easy operation and so on.The method of computer data processing is a basic skill that students must master in the information era.

magnetic hysteresis loop; Origin8.5; data processing; plotting

李育潔(1983- )，女，碩士，講師，主要從事ZnO納米材料的研究和大學(xué)物理以及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究．

2016-12-23)