今回は平成20年度 電力科目 A問題14、電気機器の鉄心として使用される磁心材料の空欄補充問題です。永久磁石材料との比較で、保磁力・磁束密度の変化・透磁率・ヒステリシス損の関係が問われます。
磁心材料は永久磁石材料と比べて保磁力が小さく、磁界の変化に対して磁束密度が大きく変化し、透磁率が大きい材料が適します。そして保磁力が小さいほどヒステリシスループの面積＝ヒステリシス損は小さくなります。
出題のポイント
平成20年度 電力科目 A問題14：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【電気材料】 平成20年度 A問題14
次の文章は、電気機器の鉄心として使用される磁心材料に関する記述である。
電気機器の鉄心として使用される磁心材料は、永久磁石材料と比較して保磁力が(ア)、外部磁界の変化に対する磁束密度の変化が(イ)材料である。また、磁心材料としては透磁率が(ウ)材料が適している。同じ飽和磁束密度を持つ磁心材料同士を比較した場合、保磁力が小さい材料ほどヒステリシス損は(エ)なる。
上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (1) 大きく 大きい 大きい 大きい (2) 小さく 大きい 大きい 小さい (3) 小さく 大きい 小さい 大きい (4) 大きく 小さい 小さい 小さい (5) 小さく 小さい 大きい 小さい ※平成20年度は公式PDF非公開のため、問題文は要旨で掲載しています。
ポイント解説：磁心＝小さい保磁力・大きい透磁率、永久磁石＝大きい保磁力
(ア)小さく・(イ)大きい：磁心（鉄心）材料は磁界の変化に追従して磁束を通すのが仕事。保磁力が小さい（磁化の向きを変えやすい）ほど、外部磁界の変化に対して磁束密度が大きく変化できる。逆に永久磁石材料は保磁力が大きい（磁化を保ち続ける）材料。
(ウ)大きい：磁心材料は少ない磁化電流で大きな磁束を得たいので透磁率が大きい材料が適する（けい素鋼・アモルファス合金など）。
(エ)小さく：ヒステリシス損はヒステリシスループの面積に比例する。保磁力が小さいほどループの幅が狭くなり面積が小さい→ヒステリシス損は小さくなる。よって(ア)小さく・(イ)大きい・(ウ)大きい・(エ)小さい＝(2)。
問題の解説
STEP1 磁心 vs 永久磁石
磁心=保磁力小さく磁束密度変化大きい／永久磁石=保磁力大きい。
STEP2 透磁率
磁心材料は透磁率が大きい材料が適する。
STEP3 ヒステリシス損
保磁力小→ループ面積小→ヒステリシス損小→(2)。
答え：(2)
💡 覚え方
磁心材料＝保磁力が小さく・透磁率が大きい（磁化の向きを変えやすい）／永久磁石材料＝保磁力が大きい（磁化を保つ）。ヒステリシス損∝ループ面積→保磁力が小さいほど損失小。
⚠️ よくある間違い
磁心と永久磁石で保磁力の大小を取り違えない——鉄心（磁心）は小さい・磁石は大きい。ヒステリシス損は「ループの面積」で考えると（エ）を機械的に判定できる。
まとめ
| (ア) | 小さく（保磁力） |
| (イ) | 大きい（磁束密度の変化） |
| (ウ) | 大きい（透磁率） |
| (エ) | 小さく（ヒステリシス損∝ループ面積） |
| 答え | (2) |
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