透磁率、飽和、磁気ヒステリシス：B-H曲線の解釈
材料の透磁率がどう変化するかを視覚化するには、磁界強度（H）を横軸、その結果生じる磁束密度（B）を縦軸にプロットします。H（MMF/材料長）とB（総磁束/断面積）を用いると試料サイズの影響を除外でき、任意材料の磁気応答を普遍的に比較可能になります。これは抵抗をオーム・cmil/ftで表してワイヤ長に依存しないようにするのと同様です。
このグラフは常磁化曲線またはB-H曲線と呼ばれ、飽和現象を明らかにします。鋳鉄、鋳鋼、電磁鋼板などでは、磁界強度が増すにつれ磁束密度が平坦化します。最初はわずかな磁区が整列するため、磁界力の増加でBが容易に上昇します。磁区がほぼ整列すると、さらなる磁界力増加でも収穫逓減し、材料は磁気飽和に達し、これ以上磁束を受け入れられなくなります。
空心電磁石は飽和しませんが、同じターン数・電流では強磁性コアより遥かに少ない磁束しか生成できません。
磁気ヒステリシス
ヒステリシスは印加磁界と結果の磁束の間の遅れです。機械系ではステアリングのヒステリシスが例です：ハンドルを左右に切るとき、リンク機構の固有の遅れを克服するために余分な回転が必要です。磁気系では、強磁性コアが印加磁界除去後も磁化を保持します。この性質を保磁力と呼びます。磁界極性が反転すると、コアは脱磁に抵抗し、特徴的なS字形ヒステリシスループを描きます。
以下のシーケンスを考えます：
1. 磁界を徐々に増加；Bは順磁化曲線に沿って上昇。
2. 電流停止；コアは零磁界でのピークBに等しい残留磁束を保持。
3. 逆磁界印加；磁束密度は曲線の逆枝をたどり、正ピークと対称な負ピークへ。
4. 再度電流停止；コアは負方向の残留磁束を保持。
5. 正電流再印加；磁束は元の正ピークに戻り、ヒステリシスループが閉じます。
このループで囲まれた面積は、1サイクルあたりの磁気摩擦によるエネルギー損失を推定します。
自動車におけるヒステリシス例
ヒステリシスは自動車ステアリングシステムにも現れます。タイトなシステムは急峻な曲線（ステアリング応答が速い）、ルーズなシステムは緩やかな傾斜（遅れが大きい）を示します。
レーシングや電磁回路設計など精密用途ではヒステリシスが精度を損なうかエネルギーを浪費します。逆に、磁気記憶デバイスやフェライトノイズフィルタは意図的なヒステリシスを利用してデータ保持や高周波スパイク減衰を行います。
復習
- 材料透磁率は印加磁束量によって変化します。
- 磁界強度（H）と磁束密度（B）の関係は常磁化（B-H）曲線で表されます。
- 過度な磁界力は強磁性材料を飽和させ、これ以上磁束を受け入れられなくします。
- 保磁力によりヒステリシス、すなわち磁界方向反転時の磁化遅れが生じます。
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