第三種電気主任技術者の過去問
平成29年度（2017年）
理論 問4

強磁性体の磁化曲線（BH曲線）=ヒステリシス曲線に関する問題です。

鉄などの強磁性体を用いた磁石を永久磁石と言い、磁化力を与えると長時間磁力を保持し続ける特徴があります。主に、自動車、家電製品、発電機などに使用されています。

 

(ア)‥磁界の強さ［A/m］

・BH曲線の横軸は磁界の強さ［A/m］、縦軸は磁束密度[Ｔ]になります。

 

(イ)‥残留磁気

・鉄などの強磁性体を交番磁界で磁化すると、BH曲線の右上部の最高点で磁気飽和が起こり磁化力を弱めて0にしますが、BH曲線を見ても分かるように縦軸の磁束密度[Ｔ]は0にはなりません。このaの区間を残留磁気と呼びます。

 

(ウ)‥比例

・3はヒステリシス損に関する記述でもあります。ヒステリシス損はヒステリシス曲線の面積に比例します。

 

(エ)‥大きい

・冒頭で述べている永久磁石材料としては、ヒステリシス曲線の面積が大きい磁性体が適している。

 

以上のような組み合わせになります。

それぞれの選択肢を見ていきましょう。

磁界の強さと磁束密度の関係をあらわすカーブです。

直交座標の横軸は磁界の強さ、縦軸は磁束密度をあらわすため、
（ア）は『磁界の強さ』となります。

図のaは残留磁気、bは保持力をあらわすため（イ）は『残留磁気』となります。

ヒステリシスループで囲まれた面積がヒステリシス損失となります。
この面積が大きさに比例して損失が大きくなるため（ウ）は『比例』となります。

a(残留磁気)、b(保持力)が大きいほど、磁界をゼロにしても磁性体が
磁化された状態を維持しやすくなるため（エ）は『大きい』となります。

よって、この問題の正解は【5】となります。

ヒステリシスループに関する問題です。

直交座標の横軸は磁界の強さ、縦軸は磁束密度ですので（ア）は磁界の強さとなります。

図のaは残留磁気、bは保持力ですので（イ）は残留磁気となります。

ヒステリシスループに囲まれた面積が「ヒステリシス損」となります。鉄心入りコイルに交流電流を流すと、面積に比例した損失が発生するので（ウ）は比例となります。

永久磁石として適しているのは図のa,b共に大きい磁性体が適しているので、（エ）は大きいとなります。

以上により、選択肢の【5】が正解となります。

正解：【５】

磁化曲線（BH曲線）は磁性体の磁束密度Bと磁界の強さHの関係を表します。

そのため、横軸は（ア）＝「磁界」です。

磁束密度Bが0となる磁界の強さは、保持力Hcと呼びます。問題にある図の「b」となります。

また、磁界の強さが0となっているとき発生している磁束密度は残留磁束密度Brまたは残留磁気Brと呼ばれています。問題にある図の「a」となりますので、（イ）は「残留磁気」となります。

※　磁界を与えた後、磁界の強さが0に戻っても、磁化された磁性体に磁力が残っていることため「残留」と呼ばれています。

鉄心入りコイルにに交流電流を流すと、ヒステリシス曲線内の面積に（ウ）＝「比例」したエネルギーの損失が発生します。

これはヒステリシス損と呼ばれています。

永久磁石は、磁界が0になっても、磁力が残って欲しいです。従ってBH曲線ができるだけ大きくなった方が有利です。そのため、aとbが（エ）＝「大きい」方が永久磁石に向いています。

以上により、選択肢の【５】が正解となります。