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電験３種過去問【2015年理論 問3】

2022年4月24日

【電磁気】強磁性体の磁気飽和現象《空所問題》

　次の文章は、ある強磁性体の初期磁化特性について述べたものである。
　磁界の向きに強く磁化され、比透磁率μrが1よりも非常に【（ア）】物質を強磁性体という。まだ磁化されていない強磁性体に磁界H[A/m]を加えて磁化していくと、磁束密度B[T]は図のように変化する。よって、透磁率μ[H/m]（＝B/H）も磁界の強さによって変化する。図から、この強磁性体の透磁率μの最大値はおよそμmax=【（イ）】H/mであることが分かる。このとき、強磁性体の比透磁率はほぼμr＝【（ウ）】である。点P以降は磁界に対する磁束密度の増加が次第に緩くなり、磁束密度はほぼ一定の値となる。この現象を【（エ）】という。
　ただし、真空の透磁率をμ0=4π×10-7[H/m]とする。

　上記の記述中の空白個所（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） 大きい 7.5×10-3 6.0×103 磁気飽和
（２） 小さい 7.5×10-3 9.4×10-9 残留磁気
（３） 小さい 1.5×10-2 9.4×10-9 磁気遮へい
（４） 大きい 7.5×10-3 1.2×104 磁気飽和
（５） 大きい 1.5×10-2 1.2×104 残留磁気
解答と解説はこちら

解答

（１）

解説

（ア）比透磁率が非常に大きい物質を強磁性体という。

（イ）透磁率μが最大となるのは図の傾きが最も急峻な点であるので、H=2A/m、B=1.5×10-2Tの点を読み取ると、μmax=1.5×10-2/2＝0.75×10-2＝7.5×10-3H/m

（ウ）透磁率μ＝μrμ0で与えられる。
　従ってμr＝μmax/μ0=7.5×10-3/4π×10-7＝7.5/4π×104＝5.97×103[H/m]

（エ）磁性体に一定以上の磁界の強さを与えると、磁束密度は飽和する。これを磁気飽和という。

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Posted by ちゅん