磁気ヒステリシスとは、磁性材料が外部磁場に対して示す遅延現象を指し、材料の磁化の履歴依存性を解説します。
磁気ヒステリシスとは何ですか？
磁気ヒステリシス（じきひすてりしす）は、磁性材料における磁化の状態と外部磁場の関係を示す現象です。具体的には、一度磁化された材料が外部磁場の変化に応じてどのように磁化を保持するか、あるいは失うかを示します。この現象は、鉄やニッケルなどの強磁性材料によく見られます。
磁気ヒステリシス曲線
磁気ヒステリシスを理解するためには、磁場(H)と磁化(M)の関係をグラフで表した「磁気ヒステリシス曲線」を見ることが重要です。この曲線は、以下の手順で描かれます：
- 初めに、材料に磁場をかけて磁化します（B点まで）。
- 次に、磁場を逆転させ、反対方向に磁化をかけます（C点まで）。
- 再び磁場を正方向に戻し、最初の状態に戻ります（D点まで）。
このように、磁場を変化させながら取られる経路がヒステリシスループ（hysteresis loop）と呼ばれます。このループには、いくつかの重要なポイントがあります：
- 残留磁化 (Remanence)：磁場がゼロになったときに材料に残る磁化の量。
- 保磁力 (Coercivity)：残留磁化をゼロにするために必要な逆向きの磁場の強さ。
エネルギー損失
磁気ヒステリシスにはエネルギー損失が伴います。毎回磁化と逆磁化を繰り返すと、ヒステリシスループの面積が示すエネルギーが熱として失われます。このため、変圧器やモーターなどの磁気デバイスにおいては、できるだけヒステリシス損失を小さくすることが重要になります。
応用例
磁気ヒステリシスはさまざまな応用に利用されています。例えば：
- 磁気記録メディア：ハードディスクや磁気テープなど、データを記録するために利用。
- 変圧器：効率を高めるために適切な磁性材料を選択。
- 電気モーター：エネルギー効率を向上させるために設計に配慮。
このように、磁気ヒステリシスは多くの技術分野で重要な役割を果たしています。この基礎を理解することで、磁気デバイスの設計や利用においてより賢い選択ができるようになります。
