透過性と飽和性

理解を深めるために、材料の透磁率の非線形性をグラフ化することができます。グラフの横軸に、電界力（mmf）を材料の長さで割った値に等しい電界強度（H）の量を配置します。縦軸には、全流束を材料の断面積で割った量に等しい流束密度（B）を配置します。

起磁力（mmf）と総磁束（Φ）の代わりに、電界強度（H）と磁束密度（B）の量を使用して、グラフの形状がテスト材料の物理的寸法に依存しないようにします。ここで私たちがやろうとしているのは、任意のの場の力と磁束の数学的関係を示すことです。 材料の特定の抵抗を説明するのと同じ精神で、特定の物質の塊 実際の抵抗の代わりにオーム-cmil / ftで オーム単位。

これは通常の磁化曲線と呼ばれます 、または B-H曲線 、特定の材料の場合。上記の材料（鋳鉄、鋳鋼、鋼板）の磁束密度が、電界強度の増加に伴ってどのように横ばいになるかに注目してください。この効果は飽和として知られています 。加えられる磁力がほとんどない場合（低H）、わずかな原子だけが整列し、残りは追加の力で簡単に整列します。

ただし、より多くのフラックスが強磁性材料の同じ断面積に詰め込まれると、その材料内で電子を追加の力で整列させるために利用できる原子が少なくなるため、取得する力（H）がますます少なくなります。より多くの磁束密度を作成する際に、材料から「助け」ます（B）。これを経済的に入れるには 用語では、投資（H）の収穫逓減（B）のケースが見られます。飽和は鉄心電磁石に限った現象です。

空芯電磁石は飽和しませんが、一方で、同じ巻数と電流で強磁性体ほどの磁束を生成しません。

磁気ヒステリシス

磁束対力の分析を混乱させるもう1つの癖は、磁気ヒステリシスの現象です。 。一般的な用語として、ヒステリシス 方向が変わったときのシステムの入力と出力の間の遅れを意味します。 「緩い」ステアリングで古い自動車を運転したことがある人なら誰でも、ヒステリシスが何であるかを知っています。左折から右折（またはその逆）に変更するには、組み込みの「ラグ」を克服するためにハンドルをさらに回転させる必要があります。ステアリングホイールと車の前輪の間の機械的リンケージシステムで。

磁気システムでは、強磁性体にヒステリシスが見られます。強磁性体は、力の極性が逆になると、加えられた磁力が除去された後も磁化されたままになる傾向があります（この章の最初のセクションの「保持力」を参照）。

同じグラフをもう一度使用して、正と負の両方の量を示すために軸を拡張するだけにします。まず、増加する電界力（電磁石のコイルを流れる電流）を適用します。通常の磁化曲線に従って、磁束密度が増加する（右に上がる）ことがわかります。

次に、電磁石のコイルを流れる電流を止めて、磁束がどうなるかを確認し、最初の曲線をグラフに残します。

材料の保持力により、力が加えられていない（コイルに電流が流れていない）磁束が残っています。この時点で、電磁石のコアは永久磁石として機能しています。次に、反対側に同じ量の磁場力をゆっくりと加えます。 サンプルへの方向性：

磁束密度は、負または反対の方向を除いて、電界強度（H）の完全な正の値の場合と同等のポイントに達しました。コイルを流れる電流を再び止めて、どれだけの磁束が残っているかを見てみましょう。

繰り返しになりますが、材料の自然な保持力により、コイルに電力が供給されていない状態で磁束を保持します。ただし、今回は、前回コイルを流れる電流を停止したときとは逆の方向になります。もう一度正の方向に電力を適用すると、磁束密度がグラフの右上隅にある前のピークに再び達するのがわかります。

これらのステップでトレースされた「S」字型の曲線は、いわゆるヒステリシス曲線を形成します。 与えられた電界強度の極値（-Hおよび+ H）のセットに対する強磁性体の特性。

自動車のヒステリシスの例

前述の自動車のステアリングシナリオのヒステリシスグラフを考えてみましょう。1つのグラフは「タイトな」ステアリングシステムを示し、もう1つのグラフは「ルーズな」システムを示しています。

自動車のステアリングシステムの場合と同様に、ヒステリシスが問題になる可能性があります。与えられた量の電流に対して正確な量の磁場磁束を生成するシステムを設計している場合、ヒステリシスがこの設計目標を妨げる可能性があります（磁束密度の量は電流に依存するため、 > 以前はどれほど強く磁化されていましたか！）。同様に、緩いステアリングシステムは、正確で再現性のあるステアリング応答が必要なレースカーでは受け入れられません。

また、コイルにエネルギーを与えるために使用される電流が前後に交互になっている場合（AC）、電磁石の事前の磁化を克服しなければならないことはエネルギーの浪費になる可能性があります。ヒステリシス曲線内の面積は、この無駄なエネルギーの量の概算を示しています。

また、磁気ヒステリシスが望ましい場合もあります。これは、情報（コンピュータディスク、オーディオ、およびビデオテープ）を保存する手段として磁性材料が使用される場合です。これらのアプリケーションでは、酸化鉄（フェライト）の斑点を磁化し、その材料の保持力に依存して、最後の磁化状態を「記憶」できることが望ましいです。

磁気ヒステリシスのもう1つの生産的なアプリケーションは、高周波の電磁「ノイズ」（電圧の急激な変化）をフェライトリングの中央に通すことにより、信号配線からフィルタリングすることです。フェライトのヒステリシスを克服するために消費されるエネルギーは、「ノイズ」信号の強度を減衰させます。興味深いことに、フェライトのヒステリシス曲線は非常に極端です：

レビュー：

• 材料の透磁率は、材料を通過する磁束の量によって変化します。
• 力と磁束の特定の関係（電界強度Hと磁束密度B）は、通常の磁化曲線と呼ばれる形式でグラフ化されます。 。
• 強磁性体に非常に大きな磁場の力を加えると、磁束を詰め込むことができなくなります。この状態は、磁気飽和として知られています。 。
• 保持力の場合 強磁性体の磁化は、反対方向への再磁化を妨害します。これは、ヒステリシスとして知られる状態です。 発生します。

関連するワークシート：

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• 磁気測定単位ワークシート