전자기학›6장 자성체와 자기회로

히스테리시스

Hysteresis Loop

자석에는 기억이 있다

🔁 히스테리시스란?

①강자성체에 자계 H를 가했다 뺐다 하면, B는 원래 경로로 돌아가지 않습니다

②B가 H의 변화에 "뒤처져서" 따라감 → 이것이 이력(히스테리시스) 현상

③B-H 그래프가 타원형 루프를 그리며, 이 면적이 곧 에너지 손실입니다

히스테리시스 곡선 한 바퀴 추적

진행 단계 (슬라이더를 천천히 움직여보세요)0%

B-H 히스테리시스 곡선 — 잔류자기 Br, 보자력 Hc 추적

🔑 핵심 관찰

①포화(Bs): H를 계속 올리면 B는 더 이상 증가하지 않는 한계에 도달

②잔류자기(Br): H를 0으로 해도 B가 남아있음 — 자석이 되는 이유!

③보자력(Hc): B를 0으로 만들려면 반대 방향으로 H를 걸어야 함

히스테리시스 손실 공식

히스테리시스 손실 (1사이클)

Wh = ∮ H · dB [J/m³]

B-H 루프의 면적 = 1사이클당 단위부피 에너지 손실

스타인메츠 경험식

Ph = ηh · f · Bmⁿ · V [W]

ηh: 히스테리시스 계수, f: 주파수, Bm: 최대 자속밀도, n ≈ 1.6~2.0, V: 체적

전력 손실

Ph ∝ f · Bm¹.6

주파수에 비례, Bm의 약 1.6승에 비례 — 스타인메츠 지수

연자성체 vs 경자성체

연자성체(좁은 곡선·전동기용) vs 경자성체(넓은 곡선·영구자석)

💡 용도의 차이

①연자성체: 좁은 루프 → 낮은 손실, 쉬운 자화/탈자 → 변압기·전동기 철심

②경자성체: 넓은 루프 → 높은 Br·Hc, 강한 잔류자기 → 영구자석

③같은 강자성체라도 용도에 따라 정반대 특성을 원합니다!

시험 핵심 정리

히스테리시스 손실

Wh = ∮HdB [J/m³]

루프 면적

스타인메츠

Ph ∝ f · Bm¹.6

전력 손실

🎯 시험 포인트

①잔류자기 Br: H=0일 때 남아있는 B — 영구자석의 핵심

②보자력 Hc: B=0으로 만드는 데 필요한 반대 H — 탈자 저항력

③히스테리시스 손실 = B-H 루프 면적 × 주파수 × 체적

④스타인메츠 지수 n ≈ 1.6 (시험에서 출제 포인트)

⑤연자성(좁은루프/낮은손실) vs 경자성(넓은루프/영구자석) 구분 필수

📝 대표 기출문제

①[잔류자기] B-H곡선에서 H=0일 때 남아있는 자속밀도를 무엇이라 하는가? → 잔류자기 Br

②[보자력] 잔류자기를 0으로 만들기 위해 필요한 역방향 자계는? → 보자력 Hc

③[히스테리시스손] Ph=ηBm^n·f·V에서 n의 값은? → 스타인메츠 지수 n≈1.6