問題文
図は積層した電磁鋼板の鉄心の磁化特性(ヒステリシスループ)を示す。図中の \(B\) [T] 及び \(H\) [A/m] はそれぞれ磁束密度及び磁界の強さを表す。この鉄心にコイルを巻きリアクトルを製作し、商用交流電源に接続した。実効値が \(V\)[V]の電源電圧を印加すると図中に矢印で示す軌跡が確認された。コイル電流が最大のときの点は (ア) である。次に、電源電圧実効値が一定に保たれたまま、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (イ)。一方、周波数が一定で、電源電圧実効値が低下したとき、ヒステリシスループの面積は (ウ)。最後に、コイル電流実効値が一定で、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (エ)。
上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(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。
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選択肢
* **(ア)**: コイル電流 \(I\) と磁界の強さ \(H\) は比例する（アンペールの法則 \(NI=Hl\)）。したがって、電流が最大のときは \(H\) が最大となる点「2」である。
* **(イ)**: 電圧 \(V \approx 4.44 f N \phi_m S\) より、磁束密度最大値 \(B_m \propto \dfrac{V}{f}\) の関係がある。電圧 \(V\) 一定で周波数 \(f\) が低下すると、\(B_m\) は大きくなる。ヒステリシスループの面積は最大磁束密度が増加すると拡大するため、「大きくなる」。
* **(ウ)**: 周波数一定で電圧 \(V\) が低下すると、\(B_m\) は小さくなるため、ループ面積は「小さくなる」。
* **(エ)**: コイル電流実効値が一定の場合、磁界の強さ \(H\) の最大値も一定となる。周波数が変化しても、ヒステリシスループの形状（\(B-H\)特性）自体は材料特性であり、最大磁界 \(H_m\) が同じであれば通る軌跡はほぼ変わらないため、面積は「あまり変わらない」。