電験3種過去問【2015年理論 問3】

【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=μmax0=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。