今回は平成29年度 理論科目 A問題4を解説します。磁性体の磁化曲線（BH曲線）について、横軸・記号aの意味・鉄損・永久磁石材料に関する空欄（ア）〜（エ）を埋める問題です。
BH曲線の横軸は磁界の強さH〔A/m〕、縦軸は磁束密度B〔T〕です。aはB軸切片の残留磁気、bはH軸切片の保磁力です。ループ面積は1周期・単位体積当たりのヒステリシス損失エネルギーに相当し、永久磁石にはa・bともに大きい材料が適します。
平成29年度 理論科目 A問題4：問題文と選択肢
まずは、平成29年度に実際に出題された問題文と選択肢を確認しましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成29年度 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題4
電験3種 理論科目 【電磁気（磁気・電磁力）】 平成29年度 A問題4
図は、磁性体の磁化曲線（BH曲線）を示す。次の文章は、これに関する記述である。1 直交座標の横軸は、（ア）である。2 aは、（イ）の大きさを表す。3 鉄心入りコイルに交流電流を流すと、ヒステリシス曲線内の面積に（ウ）した電気エネルギーが鉄心の中で熱として失われる。4 永久磁石材料としては、ヒステリシス曲線のaとbがともに（エ）磁性体が適している。
上記の記述中の空白箇所（ア）〜（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) 磁界の強さ〔A/m〕 保磁力 反比例 大きい (2) 磁束密度〔T〕 保磁力 反比例 小さい (3) 磁界の強さ〔A/m〕 残留磁気 反比例 小さい (4) 磁束密度〔T〕 保磁力 比例 大きい (5) 磁界の強さ〔A/m〕 残留磁気 比例 大きい
出題のポイント：a と b、どちらが残留磁気でどちらが保磁力か
ヒステリシス曲線の問題は毎回この2つの区別を聞いてきます。a は縦軸（B軸）の切片、b は横軸（H軸）の切片——ここを取り違えると一発で不正解になります。
空欄を1つずつ埋める
（ア）横軸は 磁界の強さ〔A/m〕
「BH曲線」という名前がそのまま答えです。縦軸がB（磁束密度）、横軸がH（磁界の強さ）。名前の順が「縦・横」になっています。
物理的にも、コイルに電流を流して \(H=NI/l\) を与え、その結果として \(B\) がどう応答するかを測るのがこの曲線です。与えるもの（原因）が横軸、応答（結果）が縦軸——グラフの常識どおりです。
（イ）a は 残留磁気 の大きさ
a は B軸との交点、つまり\(H=0\) にしたときに残っている磁束密度です。電流を切っても磁石として残る——これが残留磁気（残留磁束密度）です。
| 記号 | 軸との交点 | 名前 | 単位 | 意味 |
| a | B軸（縦軸） | 残留磁気 | 〔T〕 | 磁界を0にしても残る磁束密度 |
| b | H軸（横軸） | 保磁力 | 〔A/m〕 | 磁束密度を0にするのに必要な逆向き磁界 |
💡 覚え方
「残留磁気は磁気だからB、保磁力は力だからH」と語呂で覚えるのが確実です。「保磁力」の「力」は磁界の強さ〔A/m〕を指しています。この対応を1度書いておけば、あとは軸を見るだけです。
（ウ）ループ内の面積に 比例 した電気エネルギーが失われる
ヒステリシス曲線が囲む面積＝交流1周期・単位体積あたりに失われるエネルギーです。面積が大きいほど損失が大きい——きわめて素直な関係です。
これをヒステリシス損といい、渦電流損と合わせて鉄損と呼びます。変圧器や電動機の効率を落とす原因です。
⚠️ よくある間違い
選択肢のうち3つが「反比例」になっています。面積が大きい＝たくさん失われるのですから、比例で間違いありません。「損失」という言葉に引きずられて反比例を選ばないよう注意してください。
（エ）永久磁石には a と b がともに 大きい 磁性体が適する
a（残留磁気）が大きい＝強い磁力を保てる。b（保磁力）が大きい＝外部から磁界を受けても消えにくい。永久磁石には両方とも必要です。
用途で決まる「硬い磁性体」と「軟らかい磁性体」
ヒステリシス曲線の形は、用途によって求められる姿がまったく違います。
| 用途 | 求める a（残留磁気） | 求める b（保磁力） | ループの形 | 理由 |
| 永久磁石 | 大きい | 大きい | 太い | 強い磁力を保ち、外部磁界で消えない |
| 変圧器・電動機の鉄心 | 小さい | 小さい | 細い | ループ面積＝損失を小さくしたい |
| 磁気記録媒体 | 大きい | 中程度 | 中間 | 記録を保持しつつ、書き換えもできる |
保磁力が大きい材料を「硬磁性材料」、小さい材料を「軟磁性材料」と呼びます。永久磁石は硬磁性、鉄心は軟磁性——正反対の性質が求められる点が重要です。
「鉄心には残留磁気の大きい材料がよい」と書かれていたら誤りです。鉄心は交流で何度も磁化の向きが変わるので、変わりやすい（＝ループが細い）材料でなければ損失が増えてしまいます。
⏱️ 本番での進め方
❶ まず軸を確認する。「BH曲線」＝縦B・横H。（ア）はこれで即決。
❷ a と b は単位で見分ける。残留磁気〔T〕はB軸、保磁力〔A/m〕はH軸。
❸ 面積＝損失は比例。「反比例」の肢は無条件で消せる。
❹ 永久磁石は両方大きい、鉄心は両方小さい。用途がわかれば（エ）は考えるまでもない。
この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。
鉄損の中身：ヒステリシス損と渦電流損
本問の（ウ）で出てきた損失はヒステリシス損です。実際の鉄心ではもう一つ渦電流損があり、2つを合わせて鉄損と呼びます。
| ヒステリシス損 | 渦電流損 | |
| 原因 | 磁化の向きを変えるのに要するエネルギー | 鉄心中に流れる渦状の電流 |
| 大きさの目安 | \(P_h\propto f B_m^{1.6}\)（スタインメッツの実験式） | \(P_e\propto f^2 B_m^2 t^2\) |
| 周波数依存 | \(f\) の1乗 | \(f\) の2乗 |
| 減らす方法 | ループの細い材料（けい素鋼など）を使う | 薄い鋼板を積層（成層鉄心）にする |
渦電流損は板厚 \(t\) の2乗に比例します。だから変圧器の鉄心は薄い板を重ねて作られているのです。0.35 mm 程度の薄板を絶縁して積層すると、1枚あたりの渦電流経路が小さくなり損失が大幅に減ります。
ヒステリシス損を減らすには材料そのものを変えるしかありません。けい素を数%加えた「けい素鋼板」が使われるのは、ヒステリシスループが細くなり、同時に電気抵抗が上がって渦電流も減るという一石二鳥の効果があるからです。
⚠️ よくある間違い
「鉄損＝ヒステリシス損」と覚えてしまうのは危険です。鉄損は2つの和で、周波数依存が違う（1乗と2乗）ため、周波数を変えたときの挙動を問う問題では区別が必須になります。
本問の「ループ面積に比例」はヒステリシス損だけの話です。渦電流損はBH曲線の面積とは無関係で、鉄心の形状と導電率で決まります。
まとめ
| (ア)横軸 | 磁界の強さH〔A/m〕 |
| (イ)a | 残留磁気 |
| (ウ)鉄損 | 面積に比例 |
| (エ)永久磁石／答 | a・bとも大きい、答(5) |
▼あわせて解きたい関連問題
・ヒステリシスの関連問題：【理論】令和元年度A問題3
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