インダクタンスとは
インダクタンスは、電気伝導体が電流が流れるときに磁場にエネルギーを蓄える能力を定量化する基本的な性質です。通常、「L」という記号で表され、ヘンリー(H)という単位で測定されます。電流が伝導体を流れると、その周囲に磁場が発生します。電流が変化すると、磁場も変化し、伝導体に電動力(EMF)または電圧を誘導し、電流の変化に反対します。この現象は電磁誘導として知られ、インダクタンスの概念の基礎を形成しています。
インダクタンスの種類
自己インダクタンスと相互インダクタンスの2種類があります。
自己インダクタンスは、単一の伝導体やコイルのインダクタンスを指し、流れる電流によって生成された変化する磁場が伝導体自体に電圧を誘導します。この電圧は、自己誘導EMFと呼ばれ、電流の変化に反対します。コイルの自己インダクタンスは、その形状、サイズ、コイルの巻数、およびコイルが巻かれている芯材料(ある場合)によって主に決定されます。
相互インダクタンスは、2つ以上の伝導体やコイルが近接して配置されたときに発生し、一方の伝導体を流れる電流によって生成された変化する磁場が他の伝導体に電圧を誘導します。この電圧は、相互誘導EMFと呼ばれ、伝導体間の相対的な向きと距離、およびそれぞれの個々のインダクタンスに依存します。
インダクタンスの応用
インダクタンスは、インダクター、トランスフォーマー、エネルギー貯蔵、発振器、共振回路、電磁互換性(EMC)など、さまざまな電気および電子アプリケーションで重要な役割を果たします。
ヘンリー – インダクタンスの単位
ヘンリー(記号:H)はインダクタンスのSI単位で、アメリカの科学者ジョセフ・ヘンリーにちなんで名付けられました。1ヘンリーは、伝導体を通る電流が1秒あたり1アンペア(1 A/s)の割合で変化するときに、1ボルトの電動力(EMF)が誘導される伝導体または回路のインダクタンスとして定義されます。数学的には、1 H = 1 V·s/Aと表されます。
インダクタンスの例
インダクタンスはさまざまな形状、サイズ、値で提供されます。例えば、小信号インダクタ、電力インダクタ、高周波インダクタなどがあります。
インダクタンスの計算
インダクタンスを計算するには、次の式を使用します:
\[ L = \frac{N^2 \cdot \mu \cdot A}{l} \]
ここで、\(L\)はインダクタンス(ヘンリー単位)、\(N\)はコイルの巻数、\(\mu\)は芯材料の透磁率(ヘンリー毎メートル単位)、\(A\)は芯の断面積(平方メートル単位)、\(l\)はコイルの長さ(メートル単位)です。
RLおよびRLC回路におけるインダクタンス
RL(抵抗器-インダクター)回路およびRLC(抵抗器-インダクター-キャパシター)回路では、インダクターの存在が回路応答に時間依存性の振る舞いをもたらします。これらの回路では、インダクタンスが電流の変化に反対する性質を利用して、特定の応答や振動を実現します。