B－5．磁性材料の特性試験
1． 実 験の 目的 磁 性 材 料 の B－H 曲線，ヒステリシス曲線について学び，エプスタイン装置を用いて， け い 素 鋼 板 の 鉄 損 を 測 定 す る 。 こ れ ら の 実 験 を 通 し て 磁 性 材 料 の 特 性 に つ い て ， 更 に 実 際 の 電 気 機 器 で 磁 性 材 料 が ど ん な 使 い 方 を さ れ て い る か に つ い て 理 解 を 深 め る 。 2． 直流 B－ H 曲線 とヒ ステ リシ ス曲 線の測 定 （2－1）理 論 磁 性 材 料 を 用 途 別 に 分 け る と 、透 磁 率 の 高 い 軟 磁 性 材 料(soft)と保 磁力の高い硬質磁性 材 料(hard)に 分 け る こ と が で き る 。 軟 磁 性 材 料 は わ ず か な 外 部 印 加 磁 界 に よ っ て 大 き な 磁 束 密 度 が 誘 導 さ れ る こ と か ら 、 高 透 磁 率 材 料 と も 呼 ば れ 、 変 圧 器 や 電 動 機 、 発 電 機 な ど の 鉄 心 に 用 い ら れ 、 で き る だ け 磁 化 率 の 高 い 、 そ し て ヒ ス テ リ シ ス 損 の 小 さ な 材 料 で あ る こ と が 望 ま し い 。 こ れ の 代 表 的 な 材 料 と し て は 純 鉄 、 軟 鋼 、 珪 素 鋼 、 パ ー マ ロ イ 、 ソ フ ト フ ェ ラ イ ト な ど が あ る 。 こ れ に 対 し て 保 磁 力 が 高 く(8kA/ｍ 以上 )、 磁 石 特 性 を 示 す 材 料 を 硬 質 磁 性 材 料 ま た は 高 保 磁 力 材 料 や 永 久 磁 石 材 料 な ど と 呼 び 、 磁 束 密 度 、 保 磁 力 が と も に 大 き く 、 ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 で 囲 ま れ る 面 積 の 大 き い こ と が 望 ま し い 。 こ れ の 代 表 的 な 材 料 と し て Ｍ Ｋ 鋼 、 新 Ｋ Ｓ 鋼 、 焼 入 硬 化 型 磁 石 、 ア ル ニ コ 、 酸 化 物 磁 石 、 希 土 類 磁 石 な ど が あ り 、 音 響 機 器 、 通 信 機 器 、 各 種 計 測 器 、 電 気 機 器 、 コ ン ピ ュ ー タ ー な ど に 使 用 さ れ て い る 。 磁 界 H=N1 I [A / m] l ・ ・ ・（1） 磁 束 密 度 = 2 8 2 ×10 [T] N B AN ・ ・ ・（2） l：平均磁路長 [m] ，N2 ：磁 束 計 の 指 示 値［Mx］（ マ ク ス ウ ェ ル ），A：断面積[m ] ，2 1 N ：1 次コイルの巻数， N ：2 2 次コイルの巻数，Ｉ：励磁電流［A］ 図 1 は直流 B－H 曲線とヒステリシス曲線の測定の説明図である。バイポーラ電源は つ ま み を 回 す だ け で ， 出 力 電 圧 を ＋ に も － に も 連 続 的 に 変 え る こ と が で き る 電 源 装 置 で あ る 。 測 定 試 料 の 磁 性 材 料 は リ ン グ 状 で あ り ， 一 次 コ イ ル N と二次コ イル1 N を一様に2 巻 い て あ る 。 磁 束 計 の 原 理 は ， 本 質 的 に は 電 磁 誘 導 の 法 則 の 応 用 で あ る 。 す な わ ち ， 磁 性 材 料 を 通 バ イ ポ ー ラ 電 源 エ レ ク ト ロ ニ ッ ク 磁 束 計 測 定 資 料 I 1 N N2 図 1 直流Ｂ -Ｈ曲線とヒステリシス曲線の 測 定 の 説 明 図 b a B 0 H H c d f e B 図 2 ヒステリシス曲線 説明図図 3 炭素鋼の B－H 曲線およびヒステリシス曲線の測定回路 バ イ ポ ー ラ 電 源 デ ィ ジ タ ル メ ー タ + － エレクトロニック 磁束計 － + 入 力 出 力 Y軸 X軸 X－Y レコーダ 測 定 試 料 分 流 器 ※ 摺動抵抗器 1 N N2 － + I ※ 分 流 器 の 抵 抗 r×電 流 =ディジタルメータの読み v っ て い る 磁 束 を と す れ ば 二 次 コ イ ル の 両 端 に 生 ず る 電 圧e は， = 2 d e N dt ・ ・ ・ ・（3） 両 辺 を 積 分 し て ， = = = 2 = 2 0 0 0 ( ) t t t t t edt N d N ・ ・ ・ ・（4） た だ し ， tお よ び 0は そ れ ぞ れ 時 刻t および時刻 0 における磁束である。すなわち， = 0t で 0= ならば，時刻 t における磁束0 tは ， = 0 2 1 t t N edt ・ ・ ・ ・（5） と な り ，e を積分して磁束が求められる。磁束計の中身は積分器である。 図 2 に示すように，磁化されていない（消磁された）磁性材料に加える磁界 Hを ０ か ら 増 加 （ 図 1 の一次コ イルの電流を 0 からプ ラスへ）すると，磁性材料中の磁束密度 B は 磁 界 を 増 加 す る に つ れ て ， 曲 線 0a を描いて増加する。これを直流 B－H 曲 線 と い う 。 ま た ，a 点から磁界を減少すると，磁束密度は曲線 ab を描いて減少 し，0a とは別の経路 を た ど る 。 磁 界 が 0 に なっても磁束密度は 0 にならない。磁界 0 の 時の磁束密度 0b を 残 留 磁 束 密 度 と い う 。 さ ら に 逆 方 向 に 磁 界 を 加 え る （1 次コイルの電流を 0 からマイナ ス に す る ） と 磁 束 密 度 は bcd の曲線をたどる。残留磁気を打ち消して磁束密度を 0 にす る た め に 必 要 な 磁 界0c を保 磁力 という。d 点から磁界を増やしていくと，磁束密度は defa の 経 路 を た ど っ て 曲 線 が 閉 じ る 。こ う し て で き る 曲 線 を ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 と い う 。B－H 曲 線 と ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 は 磁 性 材 料 の 特 性 を 表 す 重 要 な 曲 線 で あ る 。 （2－2）使 用 機器 炭 素 鋼 の 測 定 バ イ ポ ー ラ 電 源 ，分 流 器 ，エ レ ク ト ロ ニ ッ ク 磁 束 計 ，摺 動 抵 抗 器 ，デ ィ ジ タ ル メ ー タ ， X－Y レコーダ け い 素 鋼 板 の 測 定 バ イ ポ ー ラ 電 源 ，分 流 器 ，エ レ ク ト ロ ニ ッ ク 磁 束 計 ，摺 動 抵 抗 器 ，デ ィ ジ タ ル メ ー タ ， X－Y レコーダ （2－3）結 線
（2－4）実 験 方法
（2－4－1）炭 素 鋼の B－H 曲 線 お よ び ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 の 測 定 バ イ ポ ー ラ 電 源 の 設 定
＊ ① 図 3 のように結 線する。
＊ ② バ イ ポ ー ラ 電 源 の AMPLIFIER・POWER SUPPLY 切替スイッチを POWER SUPPLY に し て ，METER スイッチ・POWER スイッチ・OUTPUT スイッチをＯＮにする。 ＊ ③AMPLITUDE つまみを調節してディジタル電圧計の指示値を 0.05mV 以下にする。 試 料 の 消 磁 ＊ ④ 測 定 試 料 を 取 り 外 し て ， 図 5 のように 結線する。 ＊ ⑤VR（単相誘導電圧調整器）を最小目盛の位置にして KS（開閉器）を閉じ，VR を 調 節 し て ，交 流 電 圧 計 の 指 示 値 を 0A→5A→0A と変化させ，KS を開く。これを 3 度繰り返す。 試 料 の セ ッ ト ＊ ⑥ 測 定 試 料 を セ ッ ト し 直 し て ， も う 一 度 図 3 のように結線する 。 そ の 他 の 計 器 の 設 定 ＊ ⑦ 磁 束 計 のSHORT スイッチを押して右に回しロックする。測定レンジを １ ×10３ｋMx にする。 ⑧ 磁 束 計 のPOWER スイッチを ON にする。（ 指 針 が 大 き く 振 れ ，数 秒 後 に0 になる。） ⑨X－Y レコーダの POWER スイッチを ON にする。 ⑩X－Y レコーダの Y 軸レンジ（下のつまみ）を 0.25mV/cm に する。（上のつまみは 中 央 ） バ イ ポ ー ラ 電 源 デ ィ ジ タ ル メ ー タ + － エレクトロニック 磁束計 － + 出 力 入 力 Y 軸 X 軸 X－Y レコーダ 測 定 試 料 摺動 抵抗器 1 N N2 － + 図 4 けい素鋼板の B－H 曲線およびヒステリシス曲線の測定回路 A VR N1 測 定 試 料 N2 + KS AC 100V 分 流 器 ※ I ※ 分 流 器 の 抵 抗 r×電流 =ディジタルメータの読み v KS：開閉器 ， VR：単相誘導電圧調整器 図 5 消磁回路
⑪X－Y レコーダの Y 軸，X 軸の INPUT スイッチを MEAS にする。
⑫X－Y レコーダの X 軸レンジ（下のつまみ）を 5mV/cm にす る。（上のつまみは中 央 ）
⑬X－Y レコーダの TIME BASE の MEAS スイッチを押す。 ＊ ⑭X－Y レコーダの CHART スイッチを HOLD 側にする。 ＊ ⑮ 磁 束 計 の ZERO ADJUST つまみで指示値を 0 にあわせる。 ＊ ⑯SHORT スイッチのロックをはずす。 ＊ ⑰X－Y レコーダの Y 軸，X 軸 POSITION つまみでペン先の位置を記録紙の中央に 合 わ せ て ，PEN スイッチを DOWN 側にする。 測 定 ＊ ⑱ バ イ ポ ー ラ 電 源 の AMPLITUDE つまみをま わし ，電 流計の 指示値 を 0A→+5A →0A→-5A→0A→+5A と変化させる。（ こ の 操 作 で B－H 曲線とヒステリシス曲線 が 得 ら れ る 。）
＊ ⑲X－Y レコーダの PEN スイッチを UP 側にし，CHART スイッチを RELEASE 側に す る 。 ＊ ⑳X－Y レコーダの記録紙を引き出しカットする。 ＊ ○21バ イ ポ ー ラ 電 源 のAMPLITUDE つまみを左にまわし，電流計の指示値を 0 にする。 2 番目以降の人は＊印の操作のみを行う。 （2－4－2）け い 素鋼板の B－H曲 線 お よ び ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 の 測 定 バ イ ポ ー ラ 電 源 の 設 定 ＊ ① 図 4 のように結 線する。
＊ ② バ イ ポ ー ラ 電 源 のAMPLIFIER・POWER SUPPLY 切替スイッチを POWER SUPPLY に し て ，METER スイッチ・POWER スイッチ・OUTPUT ス イ ッ チを ON に す る 。 ③AMPLITUDE つまみを調節してディジタル電圧計の指示値を 0.05mV 以下にする。 試 料 の 消 磁 ＊ ④ 測 定 試 料 を 取 り 外 し て ， 図 5 のように 結線する ＊ ⑤VR を最小目盛の位置にして KS を閉じ，VR を調節して，交流電圧計の指示値を ０A→5A→0A と変化させ，KS を開く。 試 料 の セ ッ ト ＊ ⑥ 測 定 試 料 を セ ッ ト し 直 し て ， も う 一 度 図 4 のように結線する 。 そ の 他 の 計 器 の 設 定 ＊ ⑦ 磁 束 計 の SHORT ス イ ッ チ を 押 し て 右 に 回 し ロ ッ ク す る 。 測 定 レ ン ジ を 3×104ｋMx にする。 ⑧ 磁 束 計 の POWER スイッチを ON にする。（ 指 針 が 大 き く 振 れ ，数 秒 後 に 0 になる。） ⑨X－Y レコーダの POWER スイッチを ON にする。 ⑩X－Y レコーダの Y 軸レンジ（下のつまみ）を 0.25mV/cm にする 。（上のつまみは 中 央 ）
⑪X－Y レコーダの Y 軸，X 軸の INPUT スイッチを MEAS にする。
⑫X－Y レコーダの X 軸レンジ（下のつまみ）を 1mV/cm にす る。（上のつまみは中 央 ）
＊ ⑭X－Y レコーダの CHART スイッチを HOLD 側にする。 ＊ ⑮ 磁 束 計 の ZERO つまみで指示値を 0 にあ わせる。SHORT スイッチのロックをは ず す 。 ＊ ⑯X－Y レコーダの Y 軸，X 軸 POSITION つまみでペン先の位置を記録紙の中央に 合 わ せ て ，PEN スイッチを DOWN 側にする。 測 定 ＊ ⑰ バ イ ポ ー ラ 電 源 の AMPLITUDE つまみをま わし ，電 流計の 指示値 を 0A→+1A →0A→-1A→0A→+1A と変化させる。（ こ の 操 作 で B－H 曲線とヒステリシス曲線 が 得 ら れ る 。）
＊ ⑱X－Y レコーダの PEN スイッチを UP 側にし，CHART スイッチを RELEASE 側に
す る 。 ＊ ⑲X－Y レコーダの記録紙を引き出しカットする。 ＊ ⑳ バ イ ポ ー ラ 電 源 のAMPLITUDE つまみを左にまわし，電流計の指示値を０にする。 2 番目以降の人は＊印の操作のみを行う。 （2－5）結 果 3． エ プス タイ ン装 置に よる 交流 B－ H 曲 線と 鉄損 の測 定 諸 元 試 料 １ 試 料 ２ 諸 元 試 料 １ 試 料 ２ 材 質 リ ン グ 内 径 （cm） 1 次コイル巻数 リ ン グ 外 径 （cm） 2 次コイル巻数 平 均 磁 路 長 （cm） 直 径 （cm） 断 面 積 （cm2） 表 １ 測 定 試 料（ 炭 素 鋼 ）諸 元 諸 元 試 料 １ 試 料 ２ 諸 元 試 料 １ 試 料 ２ 材 質 外枠寸法タテ×ヨコ（cm） 1 次コイル巻数 内枠寸法タテ×ヨコ（cm） 2 次コイル巻数 平 均 磁 路 長 （cm） 積 厚 （cm） 断 面 積 （cm2） 表 2 測定試料（けい 素鋼）諸元 交 流 電 源 装 置 磁 束 電 圧 計 エプスタイン装置 試 験 片 の 積 み 方（ 無 方 向 性 ） 図 ６ 交 流 Ｂ-H 曲線測定の説明図 図 ７ エ プ ス タ イ ン 装 置 の 鉄 心 の 構 成
交 流 磁 界 ' 1 [A/m] ' c N H I l = ・ ・ ・（5） 交 流 磁 束 密 度 （ 波 高 値 ） 2 ' [T] 4.44 ' f V B fN A = ・ ・ ・（6） 磁 束 =B A' ' [Wb] 試 料 の 実 効 断 面 積 ' ' 4 ' m A lD = 実 効 磁 路 長 l =' 0.94 m 試 料 の 長 さ l =0.28 m 試 料 の 質 量 m =' (H-14) (H-18) 試 料 の 密 度 D =' (H-14) (H-18) 一 次 コ イ ル 巻 数 N = 回1 二 次 コ イ ル 巻 数 N = 回2 一 次 コ イ ル 電 流 I =c 磁 束 電 圧 V =f 周 波 数 f = （3－1）理 論 図 6 は交流 B－H 曲線の測定の説明図である。交流電源装置は出力電圧を 0～240V， 周 波 数 を 0～500Hz の 範囲で変化できるものを用いる。25 cm エプ スタイン装置は，幅 3 cm 長さ 28 cm の短冊状に切断した試料を図 7 のように挿入して積み上げるように工夫さ れ ， 試 料 の 全 周 に 同 じ 巻 数 の 1 次コイルと 2 次コイルをできる限り同一条件になるよう に 巻 い て 変 圧 器 を 構 成 し た ， 磁 性 材 料 の 測 定 装 置 で あ る 。 磁 束 電 圧 計 は 電 磁 誘 導 に よ っ て 二 次 コ イ ル に 現 れ る 電 圧 を 測 定 す る 。そ の 電 圧 の 実 効 値 は B'を磁束密度の波高値とし てVf =4.44fN A B2 ' '(V)となり，磁束密度 B'を求めることができる。 交 流 の 1 サイクルご とに B－H はヒステリシス曲線を一周する様に変化する。磁界 H' を 変 化 す る と ， ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 の 大 き さ が 変 わ る 。 交 流 磁 化 曲 線 は H'を変化させて， 図 2 の a 点を多数プロットしたものに相当する。交流では，後で述べるうず電流などの 影 響 で ， ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 の 形 が 直 流 の 時 と は 異 な る の で ， 直 流 磁 化 曲 線 と は 一 致 し な い 。 ま た ， 周 波 数 に よ っ て も 変 化 す る 。 鉄 損 に つ い て 図 8 のように鉄心に コイルを巻いて直流電圧を供給したとき，電力計の指示値はコイ ル の 抵 抗 に よ る ジ ュ ー ル 損 失 を 表 す 。 図 9 の ように，交流電圧を供給して，直流の場合 と 同 じ 電 流 を 流 す と ， 電 力 計 は ジ ュ ー ル 損 失 分 よ り も 大 き な 値 を 示 す 。 こ れ は 交 番 磁 界 に よ っ て ， 鉄 心 の 中 で エ ネ ル ギ ー 損 失 を 生 じ た た め で ， こ れ を 鉄 損 と 言 う 。 こ れ に 対 し て コ イ ル の 抵 抗 に よ る ジ ュ ー ル 損 失 を 銅 損 と 呼 ぶ 。 鉄 損 は ， ヒ ス テ リ シ ス 損 と う ず 電 流 損 と に 分 け ら れ る 。 ヒ ス テ リ シ ス 損 は ヒ ス テ リ シ ス 曲 線 の 面 積 と 周 波 数 に 比 例 し ， う ず 電 流 損 は 電 磁 誘 導 に よ っ て 鉄 心 中 を 流 れ る 電 流 に よ る ジ ュ ー ル 損 失 で あ り ， 周 波 数 の 2 乗に比 例する。
交 番 磁 界 で 使 用 す る 磁 性 材 料 は ， う ず 電 流 損 を 極 力 少 な く す る た め に ，3～ 6%の けい 素 を 含 ん だ 厚 さ 0.2～ 0.5 mm の薄いけい素鋼板を何枚も重ねて使用するなどの工夫がさ れ る 。 け い 素 鋼 板 の 鉄 損 の 内 訳 は ， 商 用 周 波 数 で は 一 般 に ， う ず 電 流 損 が 80%，ヒステ リ シ ス 損 が 20%とされ る。 エ プ ス タ イ ン 装 置 に よ る 鉄 損 の 測 定 の 基 本 原 理 は 電 力 計 法 と 呼 ば れ ， 図 9 と同じであ る が ， 銅 損 を 除 い て 鉄 損 だ け を 測 定 で き る よ う に 工 夫 さ れ て い る 。 す な わ ち ， 図 9 のコ イ ル に 生 じ る 電 圧 は ，巻 線 の 抵 抗 に よ る 電 圧 降 下 と 電 磁 誘 導 に よ る 電 圧 の 和 で あ る か ら ， こ の 電 圧 と ， コ イ ル に 流 れ る 電 流 か ら 電 力 を 算 出 す る と ， 鉄 損 と 銅 損 の 和 を 求 め る こ と に な る 。 エ プ ス タ イ ン 装 置 の ２ 次 コ イ ル に は 1 次コ イルと同じ磁束が鎖交するように工夫され て い る の で ， 電 磁 誘 導 に よ る 電 圧 は 2 次コイルにも 1 次コイルと同じ値の電圧が現れ， 2 次電流は 0 と見なせるので，抵抗による電圧は 2 次コイルには生じない。従って，2 次 コ イ ル の 電 圧 と 1 次 コイルの電流から算出される電力は銅損を含まず，鉄損のみであ る 。 こ の 測 定 に 用 い る 電 力 計 は ，低 力 率 で も 正 確 な 測 定 が で き る も の で な け れ ば な ら な い。 （3－2）使 用 機器 交 流 B－H 曲 線 の 測 定 ① 交 流 可 変 電 源（ ） ④ デ ィ ジ タ ル 磁 束 電 圧 計（ ） ② 交 流 電 流 ト ラ ン ス ジ ュ － サ（ ） （ デ ィ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス タ ） ③ エ プ ス タ イ ン 装 置（ ） ⑤X－Y レコーダ（ ） 鉄 損 の 測 定 交 流 可 変 電 源 装 置 ，エ プ ス タ イ ン 装 置 ，デ ィ ジ タ ル 磁 束 電 圧 計 ，X－Y レコーダ，ディ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス タ デ ィ ジ タ ル 電 力 計 鉄 心 デ ィ ジ タ ル 電 力 計 鉄 心 図 8 直流の場合のジュール損説明図 図 9 交流の場合の鉄損説明図
（3－3）結 線 交 流 B－H 曲 線 の 測 定 鉄 損 の 測 定 （3－4）実 験 方法 （3－4－1）交 流 B－H 曲 線 の 測 定 ① 図 10 のように結線する。
＊ ② 交 流 可 変 電 源 装 置 の POWER スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL ツマミを 2 個 を と も 左 に 回 し ，INITIAL ツマミを 60Hz に して，SET ボタン（黄色）を押す。 ③ デ ィ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス タ の POWER スイッチを ON にし，V12キ ー を 押 す 。（ 二
番 目 の 人 は 押 さ な い ）
＊ ④X－Y レコーダにグラフ用紙をセットして，POWER スイッチを ON にする。 ⑤X－Y レコーダの SERVO スイッチを ON にし，START，RESET スイッチを START
側 に す る 。
⑥X－Y レコーダの X 軸レンジを 0.5mV/cm にして，X 軸 TIME，OFF，MEAS スイ ッ チ を MEAS 側にする。
⑦X－Y レコーダの Y 軸レンジを 50mV/cm にして，Y 軸 OFF，MEAS スイッチを MEAS 側にする。 交 流 可 変 電 源 装 置 ト ラ ン ス ジ ュ － サ エ プ ス タ イ ン 装 置 Pｃ P0 Sｃ S0 入 力 出 力 デ ィ ジ タ ル 磁 束 電 圧 計 Y 軸 X 軸 X－Y レコーダ 図 10 交流 の B－H 曲 線測定回路 デ ィ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス タ 交 流 可 変 電 源 装 置 エ プ ス タ イ ン 装 置 Pｃ P0 Sｃ S0 Y 軸 X 軸 X－Y レコーダ 入 力 電 圧 電 力 電 圧 デ ィ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス 入 力 出 力 出 力 電 流 図 11 鉄損の測定回路
⑧X－Y レコーダの X 軸，Y 軸 POSITION ツマミで，ペン先をグラフ用紙の左角よ り 上 へ 3cm，右へ 4cm の位置にする。
＊ ⑨X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，ペンを DOWN の状態にする。
⑩ 交 流 可 変 電 源 の OUTPUT スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL ツマミをゆっ く り 右 に 廻 し ，デ ィ ジ タ ル 電 圧 計 の 指 示 値 を 62V にする。（ こ の 操 作 で 60Hz の交 流 曲 線 が 得 ら れ る ）
＊ ⑪X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，PEN を UP の状態にする。
＊ ⑫ 交 流 可 変 電 源 の OUTPUT LEVEL ツマミを左に廻し，ディジタル電圧計の指示値 を 最 少 に し て ，OUTPUT スイッチを OFF にする。
＊ ⑬ 交 流 可 変 電 源 の INTIAL ツマミを 50Hz にして，SET ボタン（黄色）を押す。 ＊ ⑭X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，PEN を DOWN の状態にする。
＊ ⑮ 交 流 可 変 電 源 の OUTPUT スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL ツマミをゆっく り 右 に 廻 し ，デ ィ ジ タ ル 電 圧 計 の 指 示 値 を 54V にする。（ こ の 操 作 で 50Hz の交流
B－H 曲線が得られる）
＊ ⑯X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，PEN を UP の状態にする。 ＊ ⑰ グ ラ フ 用 紙 を 取 り 出 す 。 ＊ ⑱ 交 流 可 変 電 源 の OUTPUT LEVEL ツマミを左に廻し，ディジタル電圧計の指示値 を 最 少 に し て ，OUTPUT スイッチを OFF にする。 2 番目の人からは＊印の操作のみを行う。 （3－4－2）鉄 損 の測定 ① 図 11 のように結線する。
＊ ② 交 流 可 変 電 源 の POWER スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL ツマミを 2 個とも 左 に 廻 し ，INTIAL ツマミを 60Hz にして，SET ボタン（黄色）を押す。
③ デ ィ ジ タ ル パ ワ ー ハ イ テ ス タ の POWER スイッチを ON にし，V12キ ー と 2/0.2A
キ ー を 押 す 。（2 番目の人は押さない）
＊ ④X－Y レコーダにグラフ用紙をセットして，POWER スイッチを ON にする。 ⑤X－Y レコーダの SERVO スイッチを ON にし，START，RESET スイッチを START
側 に す る 。
⑥X－Y レコーダの X 軸レンジを 50mV/cm にして，X 軸 TIME，OFF，MEAS スイ ッ チ を MEAS 側にする。
⑦X－Y レコーダの Y 軸レンジを 5mV/cm にして，Y 軸 OFF，MEAS スイッチを MEAS に す る
⑧X－Y レコーダの X 軸，Y 軸 POSITION ツマミで，ペン先をグラフ用紙の左角よ り 上 へ 3cm，右へ 4cm の位置にする。
＊ ⑨X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，ペンを DOWN の状態にする。
＊ ⑩ 交 流 可 変 電 源 装 置 の OUTPUT スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL のツマミを ゆ っ く り 右 に 廻 し ，デ ィ ジ タ ル 電 圧 計 の 指 示 値 を 60V にする。（こ の操作で 60Hz の 鉄 損 － 磁 束 密 度 「Pi－B」曲線が得られる） ＊ ⑪X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，ペンを UP の状態にする。 ＊ ⑫ 交 流 可 変 電 源 装 置 の OUTPUT LEVEL ツマミを左に廻し，ディジタル電圧計の 指 示 値 を 最 少 に し て ，OUTPUT スイッチを OFF にする。 ＊ ⑬ 交 流 可 変 電 源 装 置 の INTIAL ツマミを 50Hz にして，SET ボタン（黄色）を押す。
＊ ⑭X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，ぺンを DOWN の状態にする。
＊ ⑮ 交 流 可 変 電 源 装 置 の OUTPUT スイッチを ON にし，OUTPUT LEVEL ツマミをゆ っ く り 右 に 廻 し ， デ ィ ジ タ ル 電 圧 計 の 指 示 値 を 55V にする。（この操作で，50Hz の 鉄 損 － 磁 束 密 度 「Pi－B」曲線が得られる） ＊ ⑯X－Y レコーダの PEN スイッチを押し，ペンを UP の状態にする。 ＊ ⑰X－Y レコーダのグラフ用紙を取り出す。 ＊ ⑱ 交 流 可 変 電 源 装 置 の OUTPUT LEVEL スイッチツマミを左に廻し，ディジタル電 圧 計 の 指 示 値 を 最 少 に し て ，OUTPUT スイッチを OFF にする。 2 番目の人からは＊印の操作のみを行う。 4． 特 性曲 線に つい て 今 回 の 実 験 で は ， 各 種 の ト ラ ン ス ジ ュ ー サ （ 電 流 ， 電 圧 ， 電 力 ） や 直 流 分 圧 器 を 使 用 し て い る の で ， 各 曲 線 の 縦 軸 と 横 軸 の 目 盛 は 下 記 の よ う に 計 算 し て 決 め る 。 （1）炭素鋼の B－H 曲 線
a）磁界 H「横軸」は（1）式で計算する。ただし，I は 1cm あた り 0.5A である。 b） 磁 束 密 度 B「 縦 軸 」 は （ 2） 式 で 計 算 す る 。 た だ し N2 は 1cm あ た り5 10× 4Mx
で あ る 。
（2）けい素鋼板の B－H 曲線
a）磁界 H「横軸」は（1）式で計算する。ただし，I は 1cm あた り 0.1A である。 b）磁束密度 B「縦軸」は（2）式で計算する。ただしN2 は 1cm あたり150 10× 4Mx で あ る 。 （3）交流 B－H 曲線 a）磁界 H’「横軸」は（3）式で計算する。 た だ し ，I はc 60Hz の場合，1cm あたり 0.076A，50Hz の場合，1cm あたり 0.09A で あ る 。 b）磁束密度 B’「縦軸」は（4）式で計算する。 た だ し ，V はf 60Hz，50Hz 共 に 1cm あた り 5V である。 （4）鉄損－磁束密度曲線 a）縦軸「鉄損」は 60Hz，50Hz 共 に 1cm あ たり 0.5W である。 b）横軸「磁束密度 B’」は交流 B－H 曲線の計算と同様である。 5． 考 察お よび 検討 事項 （5－1）けい素鋼板を用いると，うず電流が減少するのはなぜか。 （5－2）厚い鋼材よりも，薄い鋼板を積み重ねた方が鉄損が減少するのはなぜか。 （5－3）磁性材料が使われている身近なものをあげ，その原理などを調べよ。 （5－4）高透磁率材料のヒステリシス曲線はどのような形が望ましいか。 （5－5）永久磁石材料のヒステリシス曲線はどのような形が望ましいか。
