鉄の比透磁率はいくらなのでしょう。教えてください。お願いします

A 回答 (4件)

鉄のような強磁性体では、BとHの間に比例性はなく複雑な曲線になります。


たぶんnikkuさんは、一覧表をご覧になり沢山の物質が載っているのに、一番磁性体として実用にしたい鉄が載っていないための、ご質問だと思います。
定数でないので表には載っていませんが、重要ですので近い将来鉄の透磁率を勉強することになると思います。
簡単に説明しますとBとHの関係は、曲線で表すことが出来て、例えば横軸H、縦軸Bのグラフで右上がりの次第に増加率が減じ、ついに飽和するような曲線になります。磁化曲線あるいはB-Hカーブと言います。
ただしこれは、戻りは、違った軌跡となり、どこで戻るかでも違ってきます。
これの性質ををヒステリシスと言います。
それで実用上、色々な目的別ポイントで実用的に透磁率を定義します。
比透磁率は、あるところに最大値を持ちますが、鉄の一例では、2400くらいでしょうか。
もし出来れば、磁気鋼板(変圧器やモーター用の鉄心材料)などの資料が入手できれば、よく分るのですが。
上記のB-H曲線の説明が言葉では、うまくできませんので、普通の鉄ではないのですが、グラフを見ていただく為に、永久磁石材料なのですが、参考URLにグラフが載っていますから見てください。

参考URL:http://web.kyoto-inet.or.jp/people/macchann/hiro …
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既に回答が述べられているので、補足だけです。



一概に「鉄」といっても、例えば炭素鋼についていえば、
炭素含有量により規格が分けられていて、
「S15C」,「S25C」,「S50C」等の種類があり、
これらとは別に流通量は少ないですが、「純鉄」もあります。
これらは全て異なるB-H曲線を描きます。

そのため、「鉄」の比透磁率(B-Hカーブ)を求めるためには
その鉄の組成も考慮に入れる必要があります。
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既に回答がありますので,補足です.



透磁率μの普通の定義は
(1)  B = μH  (H → 0)
です.
(2)  B = μ0 H + M
(単位系や対応によって多少表現が違う)
で,通常の物質では H と M が比例して M = χH です.
ところが,鉄のような強磁性体では H がゼロなのに M が有限(すなわち B が有限)です.
したがって,(1)からμを出そうとすると困ってしまいます.
こういうわけで,通常の意味で鉄のμは定義できないのです.
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以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「身近な電波を科学する」
このページの表の中に記載があります。

http://www.mogami-wire.co.jp/paper/physical-cons …
(比透磁率)
http://www2a.biglobe.ne.jp/~hamamura/chap3/chap3 …
(物質中の磁界)
「鉄」では値に幅があるようですね・・・?

ご参考まで。

参考URL:http://members.tripod.co.jp/tacahiro/denpa.htm
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Q比透磁率という表現が使われる理由

なんで磁性体の透磁率は透磁率の絶対値より比透磁率で書かれていることのほうが多いんですか?

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真空の透磁率に対する比として与えられる比透磁率を使うと値から直感的に性質が想像がつくからです。

真空の透磁率はμ0=4π×10-7[H/m]=1.257×10-6[H/m]であって,

非磁性体なら、透磁率はせいぜい1.1μ0,

軟鉄のような磁化が容易な物質は1000~10000μ0

磁気的に硬い鋼なら500μ0

というようにμ0として無理数1.257×10-6をとじこめることにより数値がいわば鮮明に見えてくるためです。

もちろん習慣的なものであって、多くの人が透磁率に数値的に慣れてしまえばそれを使ってまったく問題はないわけです。

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n = c / v



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以上2つです。1つでも構いませんのでどなたか教えてください。

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#3です。
屈折率は媒体中を進む光(電磁波)の速度V=1/√(με)によって決まります。(真空に対する媒体の屈折率が決まっている)
2つの異なる媒体の境界でも屈折か起きますが、その境界での屈折率は、それぞれの媒体の中を進行する光(電磁波)の速度比になりますが、速度比は、また真空に対する屈折率の逆比でも表せますし、入射角、出射角(透過角)のそれぞれの正弦(sin)比でも表せます。角度の正弦比での定義が高校での屈折率の比として使われているということですね(スネルの法則)。

屈折率の元は媒体中の光(電磁波)の位相速度ですね。

クスウェル方程式は電磁波の方程式ですが、電界Eと磁界Hのセット(あるいは、電束と磁束のセット)で電波として伝播します。電波の電界と磁界は直交する横波として伝播します。
ところが、同じ電磁波の仲間である光(光波)の場合、電界と磁界のセットに相当するものはありません。伝播する光の伝播速度と電波の伝播速度は同じです。振動周波数は光の方が電波の周波数のさらに上の周波数となっています。光は横波で偏波面を持っています。太陽光のような光は色々な偏波面をもった光の集まりです。偏光格子を通せは、特定の偏光面を持った(横波の)光だけを取り出してその偏波だけでその光を進行(伝播)させることができます。電波(電磁波)では電界だけの横波だけの伝播(進行)や磁界だけの横波の伝播(進行)は不可能ですね。
つまり、同じ媒体中での光と電波の進行速度(伝播速度、位相速度)が同じことで、屈折率もマックスウェルの方程式から出した透磁率と誘電率と速度や電波の屈折率をそのまま光の速度や屈折率として使っているわけです。それが現実と矛盾していないためそのまま使われていますし、物質の屈折率は、光での方が実験的に確かめ安い(光の方が波長がずっと短いし、光源が作り安いからですね。)。
光での実験結果は媒体中での光速や屈折率を求めるのにも利用されるといったことですね。

(電磁波の理論と光の理論や媒体の定数測定には相互依存関係にあるということですね。光を使ってμやεの測定はできませんが、屈折率から媒体中の速度比が測定できるといった具合ですね。媒体中の電磁波の速度の正確な測定は困難です。)

#3です。
屈折率は媒体中を進む光(電磁波)の速度V=1/√(με)によって決まります。(真空に対する媒体の屈折率が決まっている)
2つの異なる媒体の境界でも屈折か起きますが、その境界での屈折率は、それぞれの媒体の中を進行する光(電磁波)の速度比になりますが、速度比は、また真空に対する屈折率の逆比でも表せますし、入射角、出射角(透過角)のそれぞれの正弦(sin)比でも表せます。角度の正弦比での定義が高校での屈折率の比として使われているということですね(スネルの法則)。

屈折率の元は媒体...続きを読む

Q磁気飽和のときの透磁率と,これらの定義について

磁束密度B
磁界の強さH
透磁率μ
としたときに,
B=μH
となり,
μは,B-H曲線の傾きであると教科書で勉強しました。
とすると,磁気飽和して,Hを強くしてもBが増えないとすると,飽和状態ではB-H曲線が水平になるため,
μ=0
となる考えたのですが,これは間違いなのでしょうか?

たとえば,鉄の磁気飽和は,H=1000[A/m]付近で,
そのとき,B=1.5[T],μ=5000と書いてあるものを
見たのですが,μが5000あるならば,Hを増やせば
Bが増えそうな気がするのですが・・・。

飽和という現象の捉え方が間違っているのか,
それともμの定義の捉え方が間違っているのか,
教えていただけませんでしょうか。

Aベストアンサー

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能性が有ります。
我々の場合には、このM-H曲線からこのような磁場効果を取り除いた、磁性物質がゼロ磁場状態で本来持っている磁化の値(自発磁化)を求めるために、「飽和漸近則」という磁場による多項式フィットや、あるいはもっと簡便に高磁場でM-H曲線が直線的になった部分に直線フィットして、ゼロ磁場へ外挿した値を自発磁化としています。
質問者は飽和磁場を求めたいようなので、このM-H曲線で高磁場側から引いた直線から、M-H曲線がはずれていく磁場の値を、飽和磁場とすれば良いと思います。

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能...続きを読む

Q変圧器コアの透磁率について教えて下さい

変圧器のある実験をしたいのですが 
入力電流(磁束密度)を上げてゆくと飽和状態になると思いますが 飽和状態になる前より極端に透磁率が低下すると聞いたように思うのですが 飽和状態前の透磁率を100としますと飽和状態ではどのくらいになるのでしょうか

Aベストアンサー

磁束密度を上げてゆくと、最初は小さかった透磁率が徐々に大きくなり、飽和磁束密度の1/2以下くらいのところで最大になります。
更に上げてゆくと、透磁率はしだいに下がり飽和し始まりのあたりから最小に近くなります。

>飽和状態前の透磁率を100としますと飽和状態ではどのくらいになるのでしょうか
磁性材料によるわけですが、100に対してとすると、1から3くらいでしょうか。

磁化曲線がわかれば、透磁率は、計算できますね。
ちなみに
真空の透磁率は、 μ0=4Πx10^-7H/m

Q透磁率

ヒステリシスループから初透磁率を求めようとしているのですが、B/Hをすると0になってしまい困っています。どのように求めるのか教えてください。

Aベストアンサー

ヒステリシスループからではなくて,初期磁化曲線の原点での傾き(dB/dH)から求めるのだったかと思います。

Q透磁率の単位

透磁率の単位

透磁率μの単位は[H/m]らしいんですが、どうやったらこの単位がでてくるか教えてください。

Aベストアンサー

最短ではないかもしれませんが,

自己誘導 V = L dI/dt
電磁誘導 V = dΦ/dt
から,Φ = LI
Φ = BS = μHS
∴ μ = LI/(HS) [HA/(Am)] = [H/m]

Q複数の透磁率が入った磁気回路

こんばんは、現在、独学で電磁気学を勉強している者です。
一応、大学時代に電磁気学の基本的なところは学んだのですが、磁気回路のところで少し困ったことがあります。


教科書などで磁気回路に流れている磁束などを求める場合
「透磁率が定数として全て分かっている場合」や「B-H曲線が分かっており、それ以外に別の磁性体が含まれてない場合」は例題を見かけました。

しかし、現実には今回添付した画像のような
「B-H曲線が分からないと解けない部材と透磁率が定数になっている部材が一緒になった磁気回路」
というのもあるのではないかと思います。
(※もしかしたら画像では抜けてる変数とかあるかもしれません。 なお、B-Hカーブはいい例が手元に無いので載せてません。 すみません…)

この場合、計算がややこしくなるかと思うのですが、どこから解けば良いのでしょうか?

質問の丸投げに近いような形になってしまい申し訳ないのですが、何かわかる方いらっしゃいましたら教えて頂けないでしょうか?

Aベストアンサー

磁気回路としては直列になっているので磁束ψが共通です。
このため、各磁路の磁束密度は部材の断面積に反比例します。
これだけわかると、磁束ψが通過していると仮定したときの、各部材の磁束密度Bがわかってその時のHがわかり、部材の長さをかけると各部材毎の起磁力がわかって、全体の起磁力がわかります。
で、ψを0から変えた時のψ-起磁力のグラフが書ければ、起磁力からψを逆算できます。


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