電験三種 H29年 理論 問4 問題と解説

　問 題　　　　　

図は、磁性体の磁化曲線(BH曲線)を示す。次の文章は、これに関する記述である。

1. 直交座標の横軸は、(　ア　)である。
2. aは、(　イ　)の大きさを表す。
3. 鉄心入りコイルに交流電流を流すと、ヒステリシス曲線内の面積に(　ウ　)した電気エネルギーが鉄心の中で熱として失われる。
4. 永久磁石材料としては、ヒステリシス曲線のaとbがともに(　エ　)磁性体が適している。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

　　　　　(ア)　　　　　　　(イ)　　　(ウ)　　　　(エ)

1. 磁界の強さ[A/m]　　保磁力　　　反比例　　大きい
2. 磁束密度[T]　　　　 保磁力　　　反比例　　小さい
3. 磁界の強さ[A/m]　　残留磁気　　反比例　　小さい
4. 磁束密度[T]　　　　 保磁力　　　比例　　　大きい
5. 磁界の強さ[A/m]　　残留磁気　　比例　　　大きい

 

 

 

 

 

　解 説　　　　

問題にある図は、磁化曲線、BH曲線、ヒステリシス曲線、ヒステリシスループなど様々な呼ばれ方をしていますが、重要かつ頻出のグラフであるため、ぜひ覚えておいてください。

上図の通り、これは横軸が磁界の強さH[A/m]、縦軸が磁束密度B[T]となります。よって、(　ア　)には「磁界の強さ[A/m]」が入ります。

また、H=0のときのBが「残留磁気」、B=0のときのHが「保磁力」なので、(　イ　)は「残留磁気」が正しいです。

交番磁界中に磁性体を置くと鉄損が発生しますが、鉄損の一種である「ヒステリシス損」の大きさが、この曲線に囲われた部分の面積に相当します。よって、ヒステリシス曲線の面積が大きければ大きいほど、熱として失われるエネルギー損失が大きくなるので、(　ウ　)には「比例」が入ります。

磁性材料はその用途によって別の呼び方もあり、磁束を通す目的では「磁心材料」、永久磁石を作る目的では「磁石材料」と呼ばれます。

磁心材料として使うには、透磁率や抵抗率、飽和磁束密度の大きいものを選びます。また、保磁力と残留磁気は小さいほうが有利です。一方の磁石材料は、保磁力や残留磁気の大きいものを選びます。

(　エ　)を含む文章は、永久磁石として保磁力と残留磁気の大小を問うているので、正しいのは「大きい」となります。